DE69838853T2

DE69838853T2 - Leicht und vorzüglich zu öffnender dosendeckel sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69838853T2
Application number: DE69838853T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kitakyushu City NISHIDA; Hidekuni Kitakyushu City MURAKAMI; Masayoshi Kitakyushu City SUEHIRO; Shoji Kitakyushu City NOSAKA
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: EP1044886A4; EP1044886A1; JPH11105867A; DE69838853D1; WO1999016676A1; EP1044886B1; US6427860B1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Dosendeckel eines Metallbehälters und insbesondere einen Easy-Open-Dosendeckel aus Metall, wobei dieser ermöglicht, einen Teil oder im Wesentlichen den ganzen Dosendeckel manuell einfach zu öffnen und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Dieser Dosendeckel wird für Getränkedosen oder allgemeine bzw. übliche Nahrungsdosen und für ein breites Spektrum anderer Anwendungsmöglichkeiten verwendet.
Die Easy-Open-Dosendeckel (oder Easy-Open-Dosendeckel), die für Getränkedosen, allgemeine Nahrungsdosen, etc. verwendet werden, werden aus einem oberflächenbehandelten Aluminiumblech oder Stahlblech hergestellt, welches mit Kerblinien (oder Orientierungslinien für die Öffnung) versehen wird, um den Dosendeckel so abzureißen, dass eine Öffnung zur Entfernung bzw. Entnahme des Doseninhalts entsteht.
Das gegenwärtige Verfahren zur Erzeugung einer Kerblinie besteht darin, wie in 1 gezeigt, dass das Dosendeckelmaterial 1 in die Grundform des Dosendeckels eingepasst wird, dann auf einem flachen Presswerkzeug 2 positioniert wird, und ein Presswerkzeug 3 mit einer Auskragung in der Form des Öffnungsumrisses zur Bildung einer Führungsnut 4 (Kerbe) für die Öffnungsform bzw. Öffnungskontur im Material angepresst wird. Um die Dosenöffnungseigenschaften zu verbessern, ist es erforderlich, vor der Weiterverarbeitung das Presswerkzeug bis zu einer Kerbtiefe von etwa 1/2 bis 2/3 der Bleckdicke nach unten zu pressen. Wenn jedoch die Kerbtiefe zu oberflächlich ist, dann verschlechtern sich die Dosenöffnungseigenschaften, wenn sie jedoch zu tief ist, dann ist die Festigkeit nicht mehr ausreichend und es entsteht das Problem der Dosenöffnung durch geringe äußere Einwirkungen während des Transportes. Daher besteht das Problem, dass die Auskragung des Presswerkzeugs zur Kerbbildung eine hohe Genauigkeit bezüglich der Kantenspitzenform der Auskragung aufweisen muss und dass sich die Auskragungsform des Presswerkzeugs verändert sich und verschlechtert aufgrund des Abtrags bei der Kerbherstellung.
Andererseits ist, wie in 2 gezeigt, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-115548 , der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 8-224626 und in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 9-108756 der Produktionsprozess eines Easy-Open-Dosendeckels durch Andrücken des Dosendeckelmaterials 1 durch die Schulterbereiche der Stempelschulter 8 und der Pressformschulter 9 der oberen und unteren Presswerkzeuge, eines oberen Presswerkzeugs (z. B. Stempel) 5 und eines unteren Presswerkzeugs (z. B. Pressform) 6 zur Erzeugung einer Kerblinie vorgestellt. Jedoch wurde, gemäß dieses Verfahrens, die Materialverformung, da die Kerblinienkontur in der Regel asymmetrisch ist, zum Zeitpunkt des Pressens nicht gleichmäßig und es war schwierig, die gewünschte Dickenverteilung über die gesamte Kerblinienlänge zu erreichen. Das bedeutet, dass wenn versucht wird, die Dicke des dünnsten Kerblinienbereichs (Restdicke) so dünn einzustellen, dass die Dosenöffnungseigenschaften verbessert werden, dann werden teilweise gebrochene oder extrem dünne Teilbereiche erzeugt, wobei dies zum Austreten bzw. Lecken des Inhalts und dem Auftreten unerwünschter Öffnung aufgrund von Einwirkungen während des Transportes etc. führt. Wenn darüber hinaus versucht wird, die Restdicke dicker einzustellen, um das Brechen oder das Auftreten extrem dünner Bereiche zu vermeiden, bleibt weiterhin das Problem bestehen, dass ein Kerblinien teil nicht einmal nach dem Öffnungsvorgang aufreißt und daher sind die Dosenöffnungseigenschaften ungenügend.
EPA-A-0 542 104 offenbart einen Dosendeckel einer leicht zu öffnenden Dose aus Stahlblech, wobei dieser keine Ausbesserungsschicht der Innen- und Außen-Oberflächen benötigt, unter Verwendung eines mit Kunstharz laminierten (oder beschichteten) Stahlblechs mit spezifischen Eigenschaften und durch eine spezifische Konzeption der Form oder Dicke der aufzureißenden Kerblinie.
Für die Kerblinienbildung kommerzieller, Easy-Open-Dosendeckel wird ein Kerblinienschneider mit einem spitzen Querschnitt verwendet. Weiterhin wird sogar beim Push-Tab-Typus der Aufreißstreifen unter Verwendung einer scharfen Klinge eingeschnitten. Dabei treten produktivitätsrelevante Probleme hinsichtlich der Werkzeugstandzeit auf. Weiterhin wird, speziell bei der Verwendung von Stahlblech als Werkstoff, die Oberflächenschicht während des Vorgangs aufgebrochen und das Metall freigelegt, so dass eine Ausbesserungsschicht erforderlich wird. Weiterhin gilt, beim anschließenden Recycling, auch bei Metalldosen, während so genannte „Einmetalldosen", bei denen der Dosenkörper und der Dosendeckel aus dem gleichen Material hergestellt werden, als recyclinggeeignet bezeichnet werden können, werden die gegenwärtigen Easy-Open-Dosendeckel fast alle aus Aluminium hergestellt. Andererseits werden fast alle Körper und Dosendeckel, die keine Easy-Open-Dosendeckel sind, aus Stahlblech hergestellt. Daher besteht ein inbrünstiger Wunsch nach der Entwicklung von Werkzeugen, die eine Produktion von Easy-Open-Dosendeckeln aus Stahlblech bei guter Produktionsreife bzw. Produktivität mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften und verbesserter Korrosionsbeständigkeit ermöglichen.
Ein Easy-Open-Dosendeckel mit einer Kerblinie, die durch Anpressen des auf der Oberseite mit Kunstharz laminierten Me talls mittels der Schulterradien der oberen und unteren Presswerkzeuge erzeugt wird, soll die Lösung des oben genannten Problems bringen, aber praktische Probleme in Bezug auf die Öffnungseigenschaften der Dose und die Korrosionsbeständigkeit bleiben bestehen.
Wie vorstehend beschrieben, gibt es, sogar mit dem Verfahren, wobei die Öffnungsform durch das Anpressen der oberen und unteren Presswerkzeugsschultern erzeugt wird, wobei diese für die Lösung der Veränderungen und Verschlechterungen der Auskragungsform des Presswerkzeugs aufgrund von Abtrag während des Kerbvorgangs vorgeschlagen wurden, immer noch Restprobleme mit der im Easy-Open-Dosendeckel erzeugten Kerblinie aufgrund der Prozessgenauigkeit, wie zum Beispiel gleichzeitig gute Öffnungseigenschaften, Luftdichtigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einwirkungen erreicht werden können. Diese Erfindung erzielt eine höhere Genauigkeit bei der Restdickeneinstellung zum Zeitpunkt der Kerblinienbildung durch das Anpressen der Presswerkzeugschultern.
Das oben genannte Problem kann mittels der in den Ansprüchen definierten Eigenschaften gelöst werden.
Insbesondere wird gemäß dieser Erfindung ein Easy-Open-Dosendeckel aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften mit einer Kunstharzbeschichtung auf mindestens einer seiner Oberflächen bereitgestellt, wobei der besagte Easy-Open-Dosendeckel einen äußeren flachen Randbereich und einen inneren flachen Randbereich aufweist, überspannt von einer Kerblinie, wobei er einen Außenwulstrand und einen Innenwulstrand an den Seiten des äußeren flachen Randbereichs und des inneren flachen Randbereichs gegenüber der Kerblinie aufweist und wobei dieser einen Querschnitt aufweist, an dem die Kerblinie graduell dünner als die Dicken des äußeren flachen Randbereichs und des inneren flachen Randbereichs wird.
Der Easy-Open-Dosendeckel mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften kann im Querschnitt eine Form aufweisen, wobei der graduell verjüngte, dünn geformte Bereich gebogen ist.
Gemäß dieser Erfindung wird weiterhin ein Easy-Open-Dosendeckel mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften bereitgestellt, wobei mindestens der Innenwulstrand so geformt ist, dass er zur Dosenaußenseite vorsteht, wobei der tiefste Punkt der Vertiefung in Richtung Doseninneres des inneren flachen Randbereichs in einem Bereich von 0,2 bis 4,0 mm an der Oberfläche der Dosenaußenseite im Vergleich zum höchsten vorstehenden Punkt in Richtung der Dosenaußenseite des Innenwulstrands positioniert ist, wobei der Zwischenbereich des äußeren flachen Randbereichs und die Kerblinie in Richtung der Dosenaußenseite in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 mm an der Oberfläche der Dosenaußenseite im Vergleich zum tiefsten Punkt der Vertiefung in Richtung der Doseninnenseite des inneren flachen Randbereichs positioniert sind und die Breiten des inneren flachen Randbereichsquerschnitts und des äußeren flachen Randbereichsquerschnitts jeweils von 0,1 bis 3,0 mm betragen.
Der Easy-Open-Dosendeckel kann aus einem Metallblech, so wie Stahlblech, oberflächenbehandeltem Stahlblech, Aluminiumblech, oder Blech aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Die Kunstharzbeschichtung auf der Oberfläche des Metallblechs kann, mindestens auf der Seite der Dosen-Innenoberfläche, aus einem thermoplastischen, gesättigten Kunstharz auf Polyesterbasis mit 10 bis 100 μm Dicke hergestellt werden. Weiterhin kann die Kunstharzbeschichtung der Dosenaußenoberfläche aus einem Polyamidkunstharz mit 10 bis 100 μm Dicke hergestellt werden.
Der Easy-Open-Dosendeckel gemäß dieser Erfindung entspricht entweder dem Typus, bei dem der Dosendeckel keine Lasche aufweist, die zur Öffnung des Aufreißstreifens dient, welche an mindestens einer Stelle des Dosendeckels angebracht ist, um den Dosendeckel teilweise oder ganz vom Dosenkörper zu entfernen, oder der Dosendeckel weist keine Lasche zur Öffnung des Aufreißstreifens auf, die an mindestens einer Stelle des Dosendeckels angebracht ist, wobei der Dosendeckel teilweise oder ganz an dem Dosenkörper verbleibt.
Weiterhin kann der Easy-Open-Dosendeckel mittels des Verfahrens geöffnet werden, wobei ein Aufreißstreifen geöffnet wird, die an mindestens einer Stelle an dem Dosendeckel angebracht ist, ohne eine Lasche, wobei ein Teil des Aufreißstreifens am Dosenkörper verbleibt oder vom Dosenkörper entfernt wird.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften bereitgestellt, wobei dieses beinhaltet, dass wenn die Öffnungsform durch die Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge angedrückt wird, das Anpressen unter Verwendung eines oberen Presswerkzeugs (Stempel) und eines unterem Presswerkzeugs (Pressform) erfolgt, wobei diese mit Vertiefungen in dem Presswerkzeug-Mittelbereichen versehen sind, um das zu formende Material am unteren und/oder oberen Presswerkzeug zurückzuhalten, und wobei der Stempelschulter-R und/oder der Pressform-Schulter-R nicht mehr als 2,0 mm beträgt und der Stempel und die Pressform sich in paralleler Linie der Stempelbewegung überlappen sollen.
Im vorstehenden Herstellungsverfahren soll die Tiefe der Vertiefung des unteren Presswerkzeugs (Pressform) vorzugsweise nicht mehr als (Stempelschulter-R + Pressformschulter-R) × 4 und die Tiefe der Vertiefung des oberen Presswerkzeugkopfes (Stempel) mindestens 0,2 mm betragen.
Gemäß dieser Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften bereitgestellt, das den Schritt um fasst, dass wenn die Öffnungsform durch die Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge gepresst wird, die Pressung unter Verwendung der oberen und unteren Presswerkzeuge durchgeführt wird, welche mit Vertiefungen in den Presswerkzeug-Mittelbereichen versehen sind, um das zu formende Material am unteren und/oder oberen Presswerkzeug zurückzuhalten, und welche die Form der Schultern der Pressform haben und wobei der Stempel einen Teil einer Ellipse mit einem langen Radius von 0,1 bis 5,0 mm und einem kurzen Radius von 0,05 bis 4,0 mm bildet und wobei der Stempel und die Pressform sich in paralleler Linie zur Bewegung des Stempels überlappen sollen.
Im vorstehenden Herstellungsverfahren sollte vorzugsweise die Tiefe der Vertiefung des unteren Presswerkzeugs (Pressform) nicht mehr als (Stempelschulter-R + Pressformschulter-R) × 4 betragen und die Tiefe der Vertiefung des oberen Presswerkzeugkopfes (Stempel) mindestens 0,2 mm betragen.
Diese Erfindung wird nachstehend in allen Einzelheiten in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist die Ansicht des Prozesses zur Herstellung eines Dosendeckels unter Verwendung eines flachen Presswerkzeugs einer ähnlichen Gestaltung und einem Kerb mit V-förmigem Querschnitt.
2 ist die Darstellung des Verfahrens zur Pressung einer Öffnungsform durch die Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge einer ähnlichen Gestaltung.
3 ist die Schnittdarstellung des Bereichs nahe der Kerblinie dieser Erfindung.
4 ist die Ansicht eines Beispiels für einen Easy-Open-Dosendeckel gemäß dieser Erfindung.
5 ist eine Schnittdarstellung des Bereichs nahe der Kerblinie eines ersten Aspekts dieser Erfindung.
6(A) und 6(B) sind Schnittdarstellungen des Bereichs nahe der Kerblinie eines zweiten Aspekts dieser Erfindung.
7(A) 7(B) und 7(C) sind Schnittdarstellungen des Bereichs nahe der Kerblinie des zweiten Aspekts dieser Erfindung und dem gebogenen Teil des dünn geformten bzw. verjüngten Bereichs.
8 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Easy-Open-Dosendeckels des zweiten Aspekts dieser Erfindung.
9 ist eine Ansicht des Prozesses zur Herstellung eines Dosendeckels des dritten Aspekts dieser Erfindung.
10(A), 10(B), 10(C) und 10(D) sind Ansichten typischer Easy-Open-Dosendeckel des ersten Aspekts dieser Erfindung
11(A), 11(B), 11(C) 11(D) und 11(E) sind Ansichten von Querschnittsformen von Bereichen nahe der Kerblinie des ersten Aspekts dieser Erfindung.
12(A), 12(B), 12(C) und 12(D) sind Ansichten von typischen Easy-Open-Dosendeckeln des zweiten Aspekts dieser Erfindung
13(A), 13(B), 13(C) 13(D) und 13(E) sind Ansichten von Querschnittsformen der Bereiche nahe der Kerblinie des zweiten Aspekts dieser Erfindung.
14 ist die Ansicht der Außenoberfläche eines typischen Easy-Open-Dosendeckels hergestellt gemäß des dritten Aspekts dieser Erfindung.
15 ist eine Darstellung der Effekte der Tiefe der Vertiefung des Stempelkopfes auf die Änderung der Restdicke bei den Ausführungsformen.
16 ist eine Darstellung der Effekte der Tiefe der Vertiefung im Pressformmittelbereich auf die Änderung der Restdicke bei den Ausführungsformen.
Beste Methode zur Ausführung der Erfindung:
Diese Erfindung wird nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Zunächst wird ein erster Aspekt dieser Erfindung erklärt. Diese Erfindung liefert, wie in 3 dargestellt, einen Easy-Open-Dosendeckel aus Metallblech ohne Ausbesserungen der inneren und äußeren Oberflächen, der sowohl korrosionsbeständig ist als auch gute Dosenöffnungseigenschaften aufweist, indem die Schnittform des Bereichs nahe der Kerblinie 12 einen äußeren flachen Randbereich und einen inneren flachen Randbereich zwischen einem äußeren Wulstrand 13 und einem inneren Wulstrand 16 aufweist, und eine Kerblinie 12 mit einer Form, die sich graduell zwischen dem äußeren flachen Randbereich 14 und dem inneren flachen Randbereich 15 verjüngt, aufweist.
Die Schnittform ist nicht notwendigerweise entlang der Gesamtlänge der Kerblinie 12 erforderlich. Es reicht aus, wenn mindestens 30% der Kerblinie 12 diese Form aufweist. Weiterhin kann, in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zu der Öffnungsposition, die Absenkung oder der zusammengepresste Bereich statt des äußeren Wulstrands verwendet werden.
Die hier besprochenen flachen Bereiche 14 und 15 bedeuten flache Bereiche inklusive Bereiche mit einem Krümmungsradius von mindestens 50 mm. Weiterhin wird die Länge der flachen Bereiche als Breitenlänge des Bereichs mit einem Krümmungsradius von mindestens 50 mm bezeichnet.
Bei der Erzeugung der Kerblinie 12, ist, da die Kunstharzbeschichtung durch das Anpressen mit einer scharfen Klinge gemäß dem Stand der Technik bricht, eine Schicht zur Ausbesserung erforderlich und daher weist diese Erfindung eine graduell verjüngte Kerblinie 12 auf. Eine graduelle Verjüngung bedeutet, dass die Schichtdicke eine Änderungsrate von nicht mehr als 1000 μm/mm in kleinen Bereichen der Dickenänderung aufweist. Noch besser wäre ein Bereich von 250 bis 750 μm/mm.
Dies resultiert daraus, dass bei Bildung der Kerblinie 12 mit einer Änderungsrate von mehr als 1000 μm/mm Fehler in der Kunstharzbeschichtung und Bereiche mit schlechter Beschichtungsanbindung auftreten.
Um eine stabile, einwandfreie Beschichtung zu garantieren werden nicht mehr als 750 μm/mm bevorzugt. Wenn darüber hinaus weniger als 250 μm/mm angesetzt wird, dann wird der bearbeitete Bereich mit reduzierter Dicke zu lang und daher wird der Bereich, der in Verbindung mit der Beschichtung verjüngt wird, breiter. Wenn die Dickenreduktion zu graduell verläuft, dann bündeln bzw. verstärkt sich die Spannung zum Zeitpunkt der Öffnung und es gibt Bedenken hinsichtlich der Dosenöffnungseigenschaften. Daher ist ein Bereich von 250 bis 750 μm/mm vorzuziehen. Eine solche, graduell verjüngte Kerblinie 12 kann durch Andrücken der Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge erzeugt werden.
Wie in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-122438 vorgestellt, können, im Fall eines Easy-Open-Dosendeckels, der durch Verjüngen des Metallblechs durch das Anpressen der Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge und dann durch das weitere Zurückdrücken des Blechs zur Erzeugung eines V-förmigen gebogenen Bereichs, um den Kerb herzustellen, erzeugt wird, die Dosenöffnungseigenschaften verbessert werden. Wenn der verjüngte Bereich durch Zurückdrücken in V-Form gebracht wird, dann bricht die Verbindung der Kunstharzbeschichtung an dieser Stelle leicht und daher bleibt das Problem, dass eine sorgfältige Behandlung zur Verhinderung von Korrosion oder Rost erforderlich ist, bestehen.
Daher wird in dieser Erfindung nur der Bereich nahe der graduell verjüngten Kerblinie 12 bearbeitet, zur graduellen Verjüngung und Ausbildung der Kerblinie 12 zwischen dem äußeren flachen Randbereich 14, wobei dieser als Dosendeckel ver bleibt, und dem inneren flachen Randbereich 15, wobei dieser den Öffnungsbereich bildet, um die Anbindung der Kunstharzbeschichtung im Bereich der Kerblinie 12 abzusichern. Weiterhin werden die Wulstränder 13 und 16 an der Außenseite des äußeren flachen Randbereichs 14 und an der Innenseite des inneren flachen Randbereichs 15 angebracht. Infolgedessen wird die Spannung leicht an der Kerblinie 12 gebündelt bzw. verstärkt, wenn Spannung für die Dosenöffnung zugeführt wird. Durch das Anpressen mittels einer scharfen Klinge gemäß dem Stand der Technik wird eine V-förmige Vertiefung erzeugt und die Dose wird durch Scherkräfte geöffnet. Im Fall einer graduell verjüngten Kerblinie 12 wird die Dose durch Bruch des Metallblechs mittels Zugbeanspruchung geöffnet. Infolgedessen ist es möglich, durch Erzeugung der beiden Wulstränder 13 und 16, die Spannung bei der Dosenöffnung für den Bruch des Blechs entlang der Kerblinie 12 mittels Zugbeanspruchung einzusetzen.
Speziell im Fall eines Easy-Open-Dosendeckels des Stay-On-Typus, wird ein Teil der Öffnung durch Ziehen der Lasche angebrochen (Initialbrechen) und dann wird weiterhin an der Lasche gezogen, um die Dose vollständig zu öffnen. Das Initialbrechen ist jedoch schwierig. Wenn der Laschenhub für das Initialbrechen verwendet wird, dann kann der Laschenhub nicht mehr zur Dosenöffnung verwendet werden und es gibt das Problem, dass die Dose nur halb geöffnet ist.
Wie in dieser Erfindung gezeigt, ist, wenn ein Initialbrechen infolge des Ziehens auftritt, und wenn der Bereich nahe der Kerblinie 12 V-förmig oder S-förmig ist, dann ist der Laschenhub manchmal für die Verformung der V-Form oder S-Form verbraucht.
Diese Erfindung macht effektiven Gebrauch vom Laschenhub durch Positionierung der Kerblinie 12 zwischen den Innen- und Außen-Wulsträndern und durch graduelles Verjüngen des Bereichs nahe der Kerbline 12.
Besonders im Fall eines in 4 dargestellten Easy-Open-Dosendeckels 10 des Stay-On-Typus wird der innere und der äußere Wulstrand so geformt, dass sie von der äußeren Dosenoberflächenseite vorstehen, wobei der innere flache Randbereich an der Innenoberflächenseite der Dose eine Breite seines eingebuchteten flachen Bereichs (wi =) von 0,1 bis 3,0 mm in einem Bereich von hi = 0,2 bis 4,0 mm im Vergleich zum inneren Wulstrand und der äußere flache Randbereich eine Breite seines flachen Bereichs (wo =) von 0,1 bis 3,0 mm in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 mm vom inneren flachen Randbereich (ho =) aus.
Wenn wi und wo weniger als 0,1 mm betragen, dann bricht die Anbindung der Beschichtung im Bereich der Kerblinie weg und es gibt infolgedessen ein Problem in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit. Wenn sie darüber hinaus mehr als 3,0 mm betragen, wird der Abstand zwischen dem Wulstrand und der Kerblinie zu groß und es gibt ein Problem bezüglich der Dosenöffnungseigenschaften. Demgemäß sollten wi und wo vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 3,0 mm liegen.
Wenn hi weniger als 0,2 mm beträgt, dann wird die Steifigkeit des Aufreißstreifens kleiner und die Eindrückkraft der Lasche kann tendenziell nicht mehr wirksam genutzt werden. Wenn ho weniger als 0,1 mm beträgt, wird der für das Auslösen des Initialbruchs erforderliche Kraftübertrag unerwünschterweise nicht mehr mittig übertragen.
Wenn ho mehr als 2,0 mm beträgt, werden beim Transport der aufeinander gestapelten Easy-Open-Dosendeckel Defekte verursacht, da die oberen und unteren Dosendeckel aneinander reiben. Wenn weiterhin hi sogar mehr als 4,0 mm beträgt, dann kommt es zum gleichen Problem beim Transport. Bei Verwendung des Dosenkörper-Frontteils als Horizontalstandard kann Höhe und Länge mit dem in 5 dargestellten Verfahren berechnet werden. Der äußere Wulstrand kann vorstehen, wobei er in Richtung des Doseninneren zeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Höhe oder Tiefe des äußeren Wulstrands vorzugsweise im Bereich von (ha =) 0,2 bis 3,0 mm liegen sollte. Natürlich kann die vorstehend genannte Form auch für andere Easy-Open-Dosendeckeltypen, so wie Pull-Tab-Typen, Full-Open-Typen und Pushdown-Typen verwendet werden.
Wenn h_a weniger als 0,2 mm beträgt, dann wird die Steifigkeit der Dosendeckel-Körperseite geringer und führt zu der unerwünschten Tendenz, dass die Eindrückkraft der Lasche zum Zeitpunkt der Öffnung nicht wirksam genutzt werden kann. Wenn weiterhin h_a größer als 3,0 mm ist, dann werden beim Transport der aufeinander gestapelten Easy-Open-Dosendeckel Defekte verursacht, da die oberen und unteren Dosendeckel aneinander reiben.
Das Stahlblech weist üblicherweise eine Dicke t₀ von 0,080 bis 0,280 mm und mechanische Eigenschaften mit der Härte (H_R30T) von 46 bis 68 und der Längung von 10 bis 60% o. Ä. auf.
Die Stahlblechoberfläche ist vorzugsweise mit einer oder mehrerer der folgenden beschichtet: Sn, Cr, Ni, Al und Zn. Mit Chrom behandeltes Stahlblech wird vorzugsweise verwendet.
Als Stahlbleche mit spezieller Anwendung gibt es mit Zinn beschichtete Stahlbleche, wobei eine Zinnschicht von 0,5 bis 3,0 g/m² aufgetragen wird und anschließend chemisch behandelt wird, Ni-beschichtete Stahlbleche mit einer Nickelbeschichtung von 0,3 bis 2,0 g/m² und anschließender chemischer Behandlung, Sn/Ni-beschichtete Stahlbleche mit einer Ni und einer nachfolgenden Sn-Beschichtung von jeweils 0,5 bis 2,0 g/m² und 0,01 bis 0,5 g/m² und einer anschließenden chemischen Behandlung, und Chrom-Chromat-beschichtete Stahlbleche, wobei diese in der Regel als TFS (Zinnfreier Stahl) bezeichnet werden, wobei diese eine Cr-Metall-Beschichtung von 50 bis 200 mg/m² und eine Chromoxid-Beschichtung von 5 bis 30 mg/m² in Bezug auf Chrom erhalten.
Des weiteren weist in dieser Erfindung verwendetes Aluminiumblech normalerweise eine Dicke t₀ von 0,18 bis 0,32 mm auf. Als Legierung sind 5052, 5082, 5182, 5352, 5349 und 5017 und eine Mischung von H19 bevorzugt.
Ein oberflächenbehandeltes Metallblech, das ein solches, mit Chromat behandeltes, mit Zirkonat behandeltes oder mit einem Phosphat-Chromat chemisch behandeltes Aluminiumblech beinhaltet, kann ebenfall verwendet werden. Eine Kunststoffbeschichtung ist auf beiden Metallblech-Oberflächen erforderlich, um Korrosionsbeständigkeit und Rostbeständigkeit zu sichern. Der laminierte Kunststoff sollte mindestens an der Seite der Doseninnenoberfläche aus einer vorzugsweise gesättigten Kunstharz-Beschichtung auf Polyesterbasis mit einer Dicke von 10 bis 100 μm bestehen, in Bezug auf die Punkte Wirtschaftlichkeit, Korrosionsbeständigkeit und Geschmack.
Das gesättigte Kunstharz auf Polyesterbasis dieser Erfindung bedeutet einen linearen, thermoplastischen Polyester, der durch Kondensationspolymerisierung einer Dicarbonsäure und einem Diol erhalten wird und ist am besten vertreten durch Polyethylen-Terephtalat. Als Dicarbonsäurekomponente gibt es Terephtalatsäure, Isophthalsäure, Phtalsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, 2,6-Naphtalen-Dicarbonsäure, Dekan-Dicarbonsäure, Dodekan-Dicarbonsäure, Zyklohexan-Dicarbonsäure und ähnliches, einzeln oder in Mischungen. Als Diol-Komponente gibt es Ethylenglycol, Butandiol, Dekandiol, Hexandiol, Zyklohexandiol, Neopentyl-Glycol und ähnliches, einzeln oder in Mischungen. Copolymere mit zwei oder mehreren Dicarbonsäurekomponenten oder Diolkomponenten oder Copolymere mit Diethylenglycol, Triethylenglycol oder anderen Monomeren oder Polymeren sind ebenfalls möglich.
Wenn ferner der Easy-Open-Dosendeckel auf den Dosenkörper angebracht wird, dann wird die Kunstharzbeschichtung abgeschabt und in manchen Fällen entstehen Probleme bei der Verarbeitbarkeit und dem äußeren Erscheinungsbild. In Bezug auf die Eigenschaften beim Zusammenpressen sollte die Kunstharzschicht auf der Außenoberfläche vorzugsweise ein Polyamid-Harz sein. Als Polyamid-Harz wird Nylon 6, Nylon 12, Nylon 5 Nylon 11 und ähnliches einzeln oder in Mischungen angeboten.
Weiterhin kann dieser, für diese Erfindung verwendeten Kunstharzbeschichtung des Metallblechs, wenn erforderlich, Weichmacher, Antioxidationsmittel, thermische Stabilisatoren, anorganische Partikel, Pigmente, organische Schmiermittel und andere Zusätze zugegeben werden.
Die Dicke der Kunstharzbeschichtung in einem nicht bearbeiteten Teil des für diese Erfindung verwendeten Metallblechs beträgt vorzugsweise 10 bis 100 μm.
Diese Erfindung weist eine Kerblinie auf, bestehend aus einem graduell verjüngten Teil eines Metallblechs, wobei diese durch die Verarbeitung, wie Zusammenpressen der oberen und unteren Presswerkzeuge, hergestellt wird. Da die Kunstharzschicht zusammen mit dem Metallblech verjüngt wird, kann, wenn die Kunstharzschichtdicke weniger als 10 μm beträgt, die Barriereeigenschaft (Korrosionsbeständigkeit und Rostbeständigkeit) der Kunstharzbeschichtung am bearbeiteten Bereich nicht sichergestellt werden. Wenn es mehr als 100 μm ist, dann wird der Effekt auf die Barriereeigenschaft der Kunstharzschicht gesättigt und es entstehen ökonomische Nachteile. Unter Berücksichtigung von Prozessstabilität, Ökonomie, etc., ist ein Dickenbereich von 16 bis 60 μm besonders günstig.
Die Metallblechdicke im Kerblinienbereich beträgt vorzugsweise 10 bis 75 μm im Fall eines Stahlblechs und 35 bis 130 μm im Fall eines Aluminiumblechs in Bezug auf die Sicherung der Dosenöffnungseigenschaften und der Sturzfestigkeit, das heißt, wenn die Metallblechdicke hoch ist, dann verschlechtern sich die Dosenöffnungseigenschaften, wogegen, wenn sie gering ist, die Sturzfestigkeit abnimmt. Noch besser wäre ein Bereich von 20 bis 60 μm im Fall eines Stahlblechs und ein Bereich von 35 bis 125 μm im Fall eines Aluminiumblechs.
In diesen Prozessschrittreihen wird die Kunstharzschicht mit den vorstehend genannten Eigenschaften gleichmäßig zusammen mit dem Basismaterial gezogen. Weiterhin basiert, gemäß dem Prozess dieser Erfindung, die Verarbeitung auf Extrudieren oder Zurückdrücken durch die sanft abgerundeten Schulterbereiche der Auskragungen, so dass das Problem bezüglich Werkzeugstandzeit, so wie im Verfahren durch Anpressen mit einer scharfen Klinge, fast verschwindet. Eine verbesserte Produktivität wird garantiert und ein Easy-Open-Dosendeckel kann hergestellt werden.
Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung wird nachstehend im Detail beschrieben.
Zunächst wird die Form beschrieben. Diese Erfindung liefert, wie in 6(A) und 6(B) dargestellt, einen Easy-Open-Dosendeckel aus Metallblech ohne Ausbesserung der Innen- und Außenbeschichtungen, wobei sowohl gute Dosenöffnungseigenschaften als auch Korrosionsbeständigkeit erreicht werden, durch die Herstellung einer Querschnittsform nahe der Kerblinie (gebogener Bereich) 12, wobei ein äußerer flacher Randbereich 14 und ein innerer flacher Randbereich 15 zwischen dem äußeren Randwulst 13 und dem inneren Randwulst 16 gegeben ist, wobei weiterhin eine Kerblinie 12 enthalten ist, die eine sich graduell verjüngende Form zwischen dem äußeren flachen Randbereich 14 und dem inneren flachen Randbereich 15 aufweist, und gebogen ist. Diese Querschnittsform muss sich nicht notwendigerweise über die gesamte Länge der Kerblinie 12 erstrecken. Es genügt, wenn mindestens 30% der Kerblinie 12 diese Form aufweist. Weiterhin kann, in Abhängigkeit von der Öffnungsposition, der abgesenkte oder zusammengepresste Bereich anstatt des äußeren Wulstrands 13 verwendet werden.
Die hier genannten flachen Bereiche 14 und 15 bedeuten flache Bereiche und mit eingeschlossene Bereiche mit einem Krümmungsradius von mindestens 50 mm. Weiterhin wird die Länge der flachen Bereiche als Länge der Bereichsbreite bezeichnet, wobei diese einen Krümmungsradius von mindestens 50 mm aufweist.
Durch die Erzeugung der Kerblinie (gebogener Bereich) 12 ist, da die Kunstharzbeschichtung durch Anpressen mittels einer scharfen Klinge gemäß dem Stand der Technik bricht, eine Ausbesserungsbeschichtung erforderlich, so dass diese Erfindung eine graduell verjüngte Kerblinie 12 aufweist. Die graduelle Verjüngung bedeutet, dass die Schichtdicke eine Änderungsrate von nicht mehr als 1000 μm/mm in den kleinen Dickenänderungsbereichen aufweist. Noch besser wäre ein Bereich von 250 bis 750 μm/mm.
Dies gilt, da wenn eine Kerblinie 12 mit einer Änderungsrate von über 1000 μm/mm erstellt wird, Fehler in der Kunstharzbeschichtung und den schlecht angebundenen Bereichen der Beschichtung auftreten.
Um eine stabile einwandfreie Beschichtung zu gewährleisten, sind nicht mehr als 750 μm/mm von Vorteil. Weiterhin werden, wenn es weniger als 250 μm/mm ist, die bearbeiteten Bereiche mit verringerter Dicke zu lang, so dass der Bereich mit verschlechterter Anbindung an die Beschichtung breiter wird. Wenn die Dickenreduktion zu graduell wird, dann kommt es tendenziell zur Bündelung der Spannung beim Öffnen der Dose und es gibt Bedenken bezüglich der Dosenöffnungseigenschaften. Daher ist ein Bereich von 250 bis 750 μm/mm vorzuziehen. Eine solche graduell verjüngte Kerblinie kann durch die Schultern der oberen und unteren Presswerkzeuge erzeugt werden.
Im Fall eines Easy-Open-Dosendeckels mit einer V-förmigen Einbuchtung als Kerbe, die durch Anpressen einer scharfen Klinge gemäß dem Stand der Technik erzeugt wird, erfolgt die Dosenöffnung durch Scherkraft. Jedoch im Fall einer graduell verjüngten Kerblinie gemäß dieser Erfindung wird die Dose durch Bruch durch Zugbeanspruchung des Metallblechs geöffnet. Durch die beiden Wulstränder wird die durch die Dosenöffnung hervorgerufene Spannung effektiv für den Bruch der Kerblinie durch Zugbeanspruchung eingesetzt und die Dosenöffnungseigenschaften verbessert. Weiterhin wird, wegen der Querschnittsform, wobei der Dickenbereich, der durch Umformung verjüngt wurde, gebogen wird, die Spannung für die Dosenöffnung leicht durch die gebogene Form gebündelt und eine weitere Verbesserung der Dosenöffnungseigenschaften kann erreicht werden. Der Winkel der Biegung sollte noch besser zwischen 20° und 90° liegen. Wenn es mehr als 90° sind, dann bricht die Anbindung der Kunstharzbeschichtung beim Abdünnungsvorgang. Das Biegen verursacht ferner ein Brechen der Kunstharzschichtbindung und erfordert eine sorgfältige Nachbehandlung, so dass keine Korrosion oder kein Rost auftritt. Wenn es weiterhin weniger als 20° sind, dann wird der Grad der Verbesserung der Dosenöffnungseigenschaften verringert.
Es muss beachtet werden, dass sich der Winkel 19 des gebogenen Bereichs als Schnittwinkel mit der Mittellinie 18 des Basismaterials beidseitig des gebogenen Bereichs, wie in 7(B) gezeigt, ergibt. Nachstehend wird anhand eines Beispiels das Verfahren zum Erstellen der Mittellinie in 7(C) erklärt. Zunächst wird der Peak des gekrümmten Bereichs 12 bestimmt. Der Bereich mit dem kleinsten Krümmungsradius der Metallblechoberfläche des gebogenen Bereichs 12 auf der Seite der Doseninnenoberfläche wird als Gi bezeich net, der Bereich mit dem kleinsten Krümmungsradius der Metallblechoberfläche auf der Seite der Dosenaußenoberfläche ist Go, und der Mittelpunkt des Linienabschnitts Gi-Go wird zu Peak C. Ein Bogen mit dem Abstand der Dicke t_o des Metallblechs vor der Verarbeitung von Peak C wird gezogen, wobei der Schnittpunkt mit der Metallblechoberfläche auf der Seite der Doseninnenoberfläche als Xi und der Schnittpunkt mit der Metallblechoberfläche auf der Seite der Dosenaußenoberfläche als Xo bezeichnet wird. Die durch Peak C verlaufende Linie und der Mittelpunkt M des Linienabschnitts Xi-Xo wird als Mittellinie 18 festgelegt. Es muss beachtet werden, dass als Mittellinie zwischen Peaks im Fall von mehreren Peaks, die Verbindungslinie der Peaks als Mittellinie festgelegt wird. Weiterhin tritt, wie in 6(B) und 7(B) gezeigt, kein Problem auf, auch wenn mehrere gebogene Bereiche zu einem verjüngtem Blechbereich umgeformt werden.
Speziell im Fall eines Easy-Open-Dosendeckels 10 des in 8 dargestellten Stay-On-Typs wird, wie in 7(A) gezeigt, der innere Wulstrand 16 und der äußere Wulstrand 13 so verformt, dass sie von der Seite der Dosenaußenoberfläche vorstehen. Der innere flache Randbereich 15 weist eine Breite seines vertieften flachen Bereichs (wi) auf der Seite der Doseninnenoberfläche von 0,1 bis 3,0 mm im Bereich von hi = 0,2 bis 4,0 mm im Vergleich zum inneren Wulstrand 16 auf, wobei der äußere flache Randbereich 14 eine Breite des flachen Bereichs (wo) von 0,1 bis 3,0 mm im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm, vom inneren flachen Randbereich 15 (ho) aus, aufweist. Wenn wi und wo weniger als 0,1 mm betragen, dann bricht die Anbindung der Beschichtung im Bereich der Kerblinie 12 und verursacht ein Problem bezüglich der Korrosionsbeständigkeit. Weiterhin, wenn sie mehr als 3,0 mm betragen, dann wird der Abstand zwischen Wulstrand und Kerblinie 12 zu groß und es tritt ein Problem bezüglich der Dosenöffnungseigenschaften auf. Demgemäß sollten wi und wo vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 und 3,0 mm liegen. Wenn hi weniger als 0,2 mm beträgt, dann wird die Steifigkeit des Aufreißstreifens verringert und die Andrückkraft der Lasche kann tendenziell nicht effektiv genutzt werden. Wenn ho weniger als 0,1 mm beträgt, dann verläuft der für den Initialbruch erforderliche Kraftübertrag nicht mehr mittig.
Wenn ho mehr als 2,0 mm beträgt, dann werden beim Transport der aneinandergestapelten Easy-Open-Dosendeckel Defekte durch das Aneinanderreiben der oberen und unteren Dosendeckel hervorgerufen. Wenn weiterhin hi mehr als 4,0 mm beträgt, dann kommt es zu der gleichen Problemart beim Transport.
Unter Verwendung des Dosenkörper-Frontbereichs als horizontaler Standard wird die Höhe und Länge durch ein in 7(A) dargestelltes Verfahren berechnet. Der Außenwulstrand 13 kann eine Auskragung gegenüber der Doseninnenrichtung sein. Es muss beachtet werden, dass Höhe oder Tiefe des Außenwulstrands 13 vorzugsweise im Bereich (h_B =) von 0,2 bis 3,0 mm liegen sollten. Natürlich kann die vorstehende genannte Form für andere Easy-Open-Dosendeckeltypen, so wie Pull-Tab-Typen, Full-Open-Typen und Push-Down-Typen verwendet werden.
Wenn h_B weniger als 0,2 mm beträgt, wird die Steifigkeit des Dosendeckels auf der Seite des Körpers geringer und es ergibt sich die unerwünschte Neigung, dass die Andrückkraft der Lasche zum Zeitpunkt der Dosenöffnung nicht effektiv genutzt werden kann. Wenn weiterhin h_B mehr als 3,0 mm beträgt, dann werden beim Transport der aneinander gestapelten Easy-Open-Dosendeckel Defekte durch das Aneinanderreiben der oberen und unteren Dosendeckel hervorgerufen.
Die Stahlplatte, das Aluminiumblech, das Polyester-Kunstharz, das Polyamid-Kunstharz, die Harzbeschichtung und das Herstellungsverfahren dieser Erfindung entsprechen dem vorstehend erklärten, ersten Aspekt dieser Erfindung.
Ein dritter Aspekt dieser Erfindung wird nachstehend im Detail beschrieben. Zuerst wird die technische Grundidee dieser Erfindung erklärt.
Die Erfinder entdeckten, dass das Unvermögen, das überschüssige Material, bedingt durch das Material innerhalb der Kerblinie, wenn diese durch die Presswerkzeug-Schultern gepresst wird, gleichmäßig zu absorbieren, ein Grund für die Ungleichmäßigkeiten bei der Restdicke ist. Man nimmt an, dass ein Grund dafür ist, dass das Material im Inneren der Kerblinie zum Zeitpunkt des Zusammenpressens nicht durch das Presswerkzeug eingeschränkt wird und freie Umformung ermöglicht wird. In dieser Erfindung begrenzt das überschüssige Material im Inneren der Kerblinie, wie in 9 gezeigt, den Raum für das Entweichen des Materials durch den Raum (Vertiefung) 20, der im Presswerkzeug (Stempel) 5 an der Innenseite der Kerblinie gebildet wird, oder den Raum (Vertiefung) 20, der in den Presswerkzeugen (Pressform) 6, 7 auf der gleichen Seite der Kerblinie gebildet wird. Infolgedessen wird vorzugsweise die Kontrolle der Restdicke über die Gesamtlänge der Kerblinie ermöglicht. Die wichtige Grundbedingung dieser Erfindung ist, wie in 9 gezeigt, dass die Breite a des flachen Bereichs von der Stempelschulter bis zur Stempelkopfvertiefung, die Überlappungsbreite b des Stempels und der Pressform in der Linie parallel zum Arbeitsvorgang, die Stempelkopfvertiefung c und die Tiefe d der Vertiefung im Pressformmittelbereich entsprechend definiert sind, wodurch die Form des entweichenden Materialanteils und die Form des zurückgehaltenen Materialanteils im Inneren der Kerblinie entsprechend eingegrenzt sind. Weiterhin entsprechen die Radien der Presswerkzeugschultern, der Abstand, die Restdicke etc. dem Stand der Technik.
Nachstehend wird eine genaue Beschreibung der Gründe für die numerischen Begrenzungen in dieser Erfindung gegeben.
Bei der Ausbildung der Form des Öffnungsbereichs durch Anpressen mittels eines Presswerkzeugs, wobei dieses den Teil eines Bogens an der Schulterform der oberen und unteren Presswerkzeuge aufweist, ist es notwendig, dass die Stempelschulter-R und/oder die Pressformschulter-R nicht mehr als 2,0 mm misst. Dies resultiert daraus, dass wenn die Schulter R zu breit wird, dann wird die Kerblinie dicker und die Spannungskonzentration an der Kerblinie verteilt sich und die Dosenöffnungseigenschaften verschlechtern sich. Die Untergrenze wird nicht speziell festgelegt, aber 0,05 mm oder mehr wird bevorzugt, um die Unversehrtheit der Schicht beizubehalten.
Wenn weiterhin die Form des Öffnungsbereichs durch Anpressen der oberen und unteren Presswerkzeuge, die einen Teil einer Ellipse durch die Schulterform der Presswerkzeuge bilden, erzeugt wird, ist es erforderlich, den langen Radius der Ellipse, wobei diese einen Teil der Schulterformen des Stempels und der Pressform darstellt, auf 0,1 mm bis 5,0 mm festzulegen, und den kurzen Radius auf 0,05 mm bis 4,0 mm festzulegen.
Wenn der lange Radius der Ellipse, die einen Teil der Schulterformen des Stempels und der Pressform darstellt, mehr als 5,0 mm misst, oder der kurze Radius mehr als 4,0 mm misst, dann wird die Kerblinie dick und die Spannungskonzentration an der Kerblinie verteilt sich und die Dosenöffnungseigenschaften verschlechtern sich.
Wenn weiterhin der lange Radius der Ellipse, die einen Teil der Schulterformen des Stempels und der Pressform darstellt, kleiner als 0,1 mm ist, oder der kurze Radius kleiner als 0,05 mm ist und wenn ein Metallblech verwendet wird, wobei eine Kunstharzschicht auf das Basismaterial des Dosende ckels laminiert wird, ist es nicht möglich, die Unversehrtheit der Kunstharzbeschichtung zu bewahren.
Der Stempelkopf wird mit einer Vertiefung versehen, um ein Ausweichen des überschüssigen Materials im Inneren der Kerblinie während des Pressens zu ermöglichen, aber die Tiefe wird auf 0,2 mm oder mehr festgelegt. Weiterhin beträgt die Tiefe der Vertiefung im Mittelbereich der Pressform nicht mehr als (langer Radius der Stempelschulter + langer Radius des Pressformschulter) × 4. Diese Werte sind wichtig für die Kontrolle des Materialausweichens. Speziell die Tiefe der Vertiefung im Mittelbereich der Pressform muss so eingegrenzt sein, dass der Vertiefungsboden während des Bearbeitungsvorgangs mit dem Material in Berührung kommt. Die Grenze dieser Tiefe hängt vom Betrag der Pressung bzw. von der Stärke der Pressung ab, aber sie kann wie folgt abgeschätzt werden: Das heißt, aufgrund der Dickenverringerung zum Zeitpunkt des Pressvorgangs durch die Schultern des Stempels und der Pressform, wird die Kerblinienlänge um etwa das Ausmaß von (langem Radius der Stempelschulter + langem Radius des Pressformschulter) in vertikaler Richtung verlängert.
Die Außenseite der Kerblinie ist durch die Wulstränder etc. eingeschränkt und daher wird angenommen, dass fast kein Materialfluss auftritt. Daher tritt das Material von etwa (dem langen Radius der Stempelschulter + langen Radius der Pressformschulter) als überschüssiges Material im Inneren der Kerblinie auf. Der daraus resultierende Materialwulst entspricht mehrmals dem (langen Radius der Stempelschulter + langen Radius der Pressformschulter).
Unter Betrachtung der verschiedenen Bedingungen wurde der Effekt des Verhältnisses zwischen der Tiefe der Vertiefung im Pressformmittelbereich und dem (langen Radius der Stempelschulter + langem Radius des Pressformschulter) auf Homogenität der Restdicke untersucht. Demzufolge wurde herausgefun den, dass wenn die Tiefe der Vertiefung im Pressformmittelbereich mehr als viermal dem (langen Radius der Stempelschulter + langen Radius der Pressformschulter) entspricht, dann wird die Abweichung bei der Restdicke größer. Das heißt, wenn über dieses Tiefenmaß der Effekt der Materialeinschränkung durch die Vertiefung im Pressformmittelbereich nicht auftritt, dann heißt das, dass der Vertiefungsboden und das Material sich nicht länger berühren. Wenn keine solche Berührung stattfindet, dann ist der Materialauslauf nicht geregelt, die Inhomogenität der Restdicke wird, wie im Stand der Technik, größer und es wird nicht möglich sein, einen ausreichenden Öffnungsvorgang durchzuführen. Weiterhin berührt das Material im letzten Prozessschritt des Pressens den Vertiefungsboden bei der Lenkung in die Stempelvertiefung. Wenn es in geeigneter Weise zurückgedrückt wird, dann kann ein Schub zurück auf die dann dünnste Kerblinie gegeben werden, und die Spannung wird dort leicht zum Zeitpunkt des Öffnungsvorgangs konzentriert, und daher werden die Dosenöffnungseigenschaften verbessert.
Die Überlagerungsbreite des Stempels und der Pressform auf der Linie parallel zur Bewegung des Stempels wird so eingestellt, dass sie kleiner ist, als der lange Radius der Stempelschulter + der lange Radius der Pressformschulter. Dies dient zur Bildung der Querschnittsform der Kerblinie mit guten Dosenöffnungseigenschaften. Wenn keine Überlagerungsbreite vorhanden ist, dann kommt es zur Scherverformung und es wird daher schwierig, einen extrem dünnen Bereich ohne Bruch herzustellen. Weiterhin, wenn die Breite zu groß wird, dann wird die Kerblinie zu dick, die Spannungskonzentration an der Kerblinie verteilt sich und die Dosenöffnungseigenschaften verschlechtern sich. In Abhängigkeit von der Materialduktilität ist es bevorzugt, eine Überlappungsbreite mit mindestens (dem langen Radius der Stempelschulter + dem langen Radius der Pressformschulter)/2 festzulegen, um das Ri siko von Materialbruch aufgrund von Scherverformung zu vermeiden.
Weiterhin ändert sich in der gegenwärtigen Produktion die Breite der flachen Bereiche von der Stempelschulter zur Stempelkopfvertiefung über die gesamte Kerblinienlänge, aber die maximale Breite soll vorzugsweise auf nicht mehr als 6,0 mm festgelegt werden. Dies dient zur Erleichterung des überschüssigen Materialauslaufs zur Stempelkopfvertiefung. Zur Einschränkung des überschüssigen Materialablaufs zur Stempelkopfvertiefung bis zu einem gewissen Grad sollte vorzugsweise die maximale Breite der flachen Bereiche auf nicht mehr als 0,5 mm gesetzt werden. Es muss beachtet werden, dass das Material des zu öffnenden Dosendeckels unter Verwendung dieser Erfindung nicht speziell eingegrenzt ist. Der Effekt kann bei einem Blech aus einer Aluminiumlegierung, einem Stahlblech oder ähnlichen oberflächenbehandelten Blechen oder solchen Blechen, die mit einer Kunstharzschicht laminiert wurden, auftreten.
Beispiele:
Beispiele dieser Erfindung werden nachstehend zusammen mit den Vergleichsbeispielen erklärt.
Beispiel I und Vergleichsbeispiel I
Die Typen (siehe 10), die Querschnittsform (siehe 11) und die Materialien der Easy-Open-Dosendeckel, die Dicken, Materialien, Kunstharzschichten der Kerblinie und die Ergebnisse der Leistungsbeurteilung sind in Tab. I-1 dargestellt.
10(A) zeigt einen Easy-Open-Dosendeckel des Stay-On-Tab-Typus, 10(B) zeigt einen Easy-Open-Dosendeckel des Pull-Tab-Typus, 10(C) zeigt einen laschenlosen Typus eines Easy-Open-Dosendeckels und 10(D) zeigt einen Easy-Open-Dosendeckel des Full-Open-Typus.
Die 11(A) und 11(B) sind Querschnittsansichten der Bereiche nahe der Kerblinien dieser Erfindung, während die 11(C), 11(D) und 11(E) Querschnittsansichten der Bereiche nahe der Kerblinie des Vergleichsbeispiels zeigen.
Für die Berechnung werden die Korrosionsbeständigkeit, die Dosenöffnungseigenschaften und die Sturzfestigkeit untersucht. Die Korrosionsbeständigkeit wurde bestimmt, durch Beurteilung der Seite der Doseninnenoberfläche, durch Füllen der Dose mit wässriger Lösung von Salzsäure und Eisenchlorid (75 cc Salzsäure + 150 g FeCl₂ + 1925 cc Wasser), Lagern der Dose bei 50°C für einen Monat und visuelle Untersuchung.
Bei der Seite der Dosenaußenoberfläche wurde die Dose einen Monat lang in Leitungswasser bei Raumtemperatur getaucht und das Auftreten von Rost visuell untersucht.
Es muss beachtet werden, dass die Dosenöffnungseigenschaften dadurch beurteilt wurden, ob sich die Dose problemlos vollständig öffnen ließ und durch Messung der Öffnungsspannung. Die Sturzfestigkeit wurde durch die Herstellung einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Dose mit Easy-Open-Dosendeckel getestet, indem sie fünf Mal vertikal aus 60 cm Höhe fallen gelassen wurde, und der Status der Leckstellen des Easy-Open-Dosendeckels gemäß der Sturzeinwirkung bei n = 50 Mal bestimmt wurde.
Die Bewertungen: „Ausgezeichnet", „gut", "geeignet" und „große Abweichungen" wurden, wie in Tab. I-1 festgelegt.
Mit der Lasche: 10(A) Easy-Open-Dosendeckel des Stay-On-Tab-Typus, 10(B) Easy-Open-Dosendeckel des Pull-Tab-Typus und 10(D) Easy-Open-Dosendeckel des Full-Open-Typus.

Ohne Lasche: 10(C): Easy-Open-Dosendeckel des laschenlosen-Typus

Tab. I-2

	Ausgezeichnet	Gut	Geeignet	Große Abweichungen
Dosenöffnungseigenschaften (mit Lasche) Initial-Öffnungskraft Möglichkeit einer vollständigen Öffnung	Unter 2,2 kg vollständige Öffnung	2,3 bis 2,7 kg vollständige Öffnung	2,8 bis 3,2 kg vollständige Öffnung	Keine vollständige Öffnung über 3,3 kg
(Ohne Lasche) Initial-Öffnungskraft	Unter 3,7 kg	3,8 bis 4,2 kg	4,3 bis 4,7 kg	Über 4,8 kg
Sturzfestigkeit (Anzahl der undichten Dosen)	Keine	1–4	5–9	10 oder mehr

Beispiel II und Vergleichsbeispiel II
Die Typen (siehe 12), die Querschnittsformen (siehe 13) und die Materialien der Easy-Open-Dosendeckel, sowie die Dicken der dünnsten Teile des Metallblechs, Materialien, Kunstharzbeschichtungen der Kerblinie und die Ergebnisse der Leistungsbeurteilungen sind in Tab. II-1 dargestellt.
12(A) zeigt einen einen Easy-Open-Dosendeckel des Stay-On-Tab-Typus, 12(B) zeigt einen einen Easy-Open-Dosendeckel des Pull-Tab-Typus, 12(C) einen Easy-Open-Dosendeckel des schlaufenfreien Typus und 12(D) zeigt einen Easy-Open-Dosendeckel des Full-Open-Typus.
Die 13(A) und 13(B) sind Querschnittsansichten der Bereiche nahe der Kerblinien dieser Erfindung, wobei die 13(C), 13(D) und 13(E) Querschnittsansichten der Bereiche nahe der Kerblinie des Vergleichsbeispiels zeigen.
Für die Bestimmung werden die Korrosionsbeständigkeit, Dosenöffnungseigenschaften und Sturzfestigkeit untersucht.
Die Korrosionsbeständigkeit wurde ermittelt als Bestimmung der Dosenoberfläche auf der Innenseite durch Anfüllen der Dose mit einer wässrigen Lösung aus Salzsäure + Eisenchlorid (75 cc Salzsäure + 150 g FeCl₂ + 1925 cc Wasser), wobei die Dose bei 50°C einen Monat lang gelagert wurde und visuell geprüft wurde.
Für die Seite der Dosenaußenoberfläche wurde die Dose einen Monat lang bei Raumtemperatur in Leitungswasser getaucht und das Auftreten von Rost wurde visuell geprüft.
Es muss beachtet werden, dass die Dosenöffnungseigenschaften beurteilt wurden, ob die Dose vollständig ohne Probleme geöffnet werden kann und die Öffnungsfestigkeit wurde gemessen. Die Sturzfestigkeit wurde durch die Herstellung einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Dose mit Easy-Open-Dosendeckel getestet, indem sie fünf Mal vertikal aus 60 cm Höhe fallen gelassen wurde, und der Status der undichten Stellen des Easy-Open-Dosendeckels gemäß der Sturzeinwirkung bei n = 50 Mal bestimmt wurde.
Die Bewertungen: „Ausgezeichnet", „gut", "geeignet" und „große Abweichungen" wurden, wie in Tab. II-1 festgelegt.
Mit Schlaufe: 12(A) Easy-Open-Dosendeckel des Stay-On-Tab-Typus, 12(B) Easy-Open-Dosendeckel des Pull-Tab-Typus, und 12(D) Easy-Open-Dosendeckel des Full-Open-Typus.

Ohne Schlaufe: 12(C) Easy-Open-Dosendeckel des Tabless-Typus Tab. II-2

	Ausgezeichnet	Gut	Geeignet	Große Abweichungen
Dosenöffnungseigenschaften (mit Schlaufe) Initial-Öffnungskraft Möglichkeit einer vollständigen Öffnung	Unter 2,2 kg, vollständige Öffnung	2,3 bis 2,7 kg, vollständige Öffnung	2,8 bis 3,2 kg, vollständige Öffnung	Keine vollständige Öffnung bei über 3,3 kg
(Ohne Schlaufe) Initial-Öffnungskraft	Unter 3,7 kg	3,8 bis 4,2 kg	4,3 bis 4,7 kg	Über 4,8 kg
Sturzfestigkeit (Anzahl der undichten Dosen)	Keine	1–4	5–9	10 oder mehr

Beispiel III und Vergleichsbeispiel III
Das Material, das für den Easy-Open-Dosendeckel verwendet wurde, war ein laminiertes Stahlblech, das aus einem oberflächenbehandelten Stahlblech, das mit einer Kunstharzschicht laminiert wurde, bestand. Das oberflächenbehandelte Stahlblech wurde, wie oben beschrieben, gepresst, um einen Easy-Open-Dosendeckel anzufertigen. Die Form des verwendeten Presswerkzeugs bei einer anvisierten Restdicke von 40 μm, die Form des angefertigten Easy-Open-Dosendeckels und die Bewertungsergebnisse sind in Tab. III-1 dargestellt.
Die Variation der Restdicke wurde durch die Dickenmessung des dünnsten Bereichs bei der Auswertung des Dickenquerschnitts an 8 Punkten, das heißt A, B, C, D, E, F, G und H entlang der Kerblinie 22, wie in 14 dargestellt und durch die Differenzbestimmung zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Dicke bestimmt. Für die Bestimmung der Eigenschaften des Dosendeckels 23 wurde die Unversehrtheit der Beschichtung, die Dosenöffnungseigenschaften und die Sturzfestigkeit untersucht.
Es muss beachtet werden, dass die Unversehrtheit der Beschichtung durch die Bestimmung des Leitvermögens bestimmt wurde. Die Dosenöffnungseigenschaften wurden dadurch bestimmt, ob die problemlose vollständige Öffnung möglich war und durch die Messung der Öffnungskraft. Die Sturzfestigkeit wurde durch die Herstellung einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Dose mit Easy-Open-Dosendeckel getestet, indem sie fünf Mal vertikal aus 60 cm Höhe fallen gelassen wurde, und der Status des Leckens des Inhalts aus dem Easy-Open-Dosendeckel gemäß der Sturzeinwirkung bestimmt wurde.
Weiterhin wurden die Untersuchungsergebnisse der Varationen der Restdicke bei verschiedenen Bedingungen durch die Tiefe der Stempelkopfvertiefung und/oder die Tiefe der Pressformmitten-Vertiefung/(Stempelschulter-R + Pressformschulter-R) in 15 und 16 analysiert. Ebenfalls von diesen Ergebnissen wurden die Konzepte hinter den numerischen Eingrenzungen der Tiefe der Vertiefung verifiziert.
Easy-Open-Dosendeckel wurden durch Anpressen eines laminierten Stahlblechs hergestellt, wobei dieses aus einem oberflächenbehandelten Stahlblech, auf das eine Kunstharzschicht gemäß der in Tab. III-1 dargestellten Beispiele und Vergleichsbeispiele laminiert wurde, bestand. Die Form des verwendeten Presswerkzeugs bei einer anvisierten Restdicke von 40 μm, die Form des hergestellten Easy-Open-Dosendeckels und die Ergebnisse der Bestimmung sind in Tab. III-2 dargestellt.
Aus den vorstehenden Ergebnissen wurde geschlossen, dass die im Rahmen dieser Erfindung hergestellten Dosendeckel kleine Variationen der Restdicke aufwiesen und verbesserte Eigenschaften als Dosendeckel zeigten.
Wie vorstehend erklärt, wird bei den Easy-Open-Dosendeckeln dieser Erfindung ein Material verwendet, das durch Laminierung einer Kunstharzschicht auf ein Metallblech hergestellt wird, wobei es eine Kerblinie durch Anpressen ohne die Verwendung einer scharfen Klinge liefert und der Form in der Umgebung davon eine bestimmte Form gibt, wobei das anvisierte Ziel des Stands der Technik, das heißt, dass eine Realisierung sowohl von guten Dosenöffnungseigenschaften als auch von Korrosionsbeständigkeit, ermöglicht wird. Weiterhin wäre, wenn ein Easy-Open-Dosendeckel aus Stahl kommerzialisiert werden kann, der Übergang zu „monometallischen Dosen" ermöglicht, wobei die recyclinggeeigneten Produkte, die mit den neuesten Herausforderungen der globalen Wirtschaft Schritt halten, auf den Markt gebracht werden können. Natürlich ist Stahlblech an sich ökonomisch günstiger. Durch die Herstellung sowohl des Dosenkörpers als auch des Dosendeckels aus Stahlblech ist es möglich, Produkten entgegenzusehen, die verbesserte ökonomische Eigenschaften aufweisen und die leicht als Ressourcen wieder verwendet werden können.
Weiterhin wird im Verfahren dieser Erfindung zur Erzeugung eines Easy-Open-Dosendeckels eine Kerblinie durch Anpressen geformt, womit das Problem der Werkzeugstandzeit umgangen werden kann, ein großes Problem des Stands der Technik, und die Produktion von Dosendeckeln mit extrem geringen Schwankungen in der Dicke über die Gesamtlänge der Kerblinie mit einer guten Produktivität ermöglicht und zufrieden stellende Eigenschaften des Dosendeckels liefert.

1: Dosendeckelmaterial
2: Pressform
3: Presswerkzeug
4: Kerblinie (Kerb)
5: Stempel
6: Pressform
7: Pressform
8: Stempelschulter
9: Pressformschulter
10: Dosendeckelkörper
11: Aufreißlasche
12: Kerblinie (gebogener Bereich)
13: Äußerer Wulstrand
14: Äußerer flacher Randbereich
15: Innerer flacher Randbereich
16: Innerer Wulstrand
17: Gebogener Teil des dünnen Bereichs
18: Mittellinie
19: Beugungswinkel
20: Zwischenraum
21: Zwischenraum
22: Kerblinie
23: Dosendeckel
a: Breite des flachen Bereichs vom Bankrand zur Vertiefung des Stempelkopfes
b: Überlappungsbreite des Stempels und der Pressform in paralleler Bewegungslinie
c: Tiefe der Vertiefung des Stempelkopfes
d: Tiefe der Vertiefung des Pressform-Mittelteils

Claims

Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften, wobei dieser eine Kunststoffbeschichtung auf mindestens einer seiner Oberflächen aufweist, wobei der Easy-Open-Dosendeckel einen äußeren flachen Randbereich (14) und einen inneren flachen Randbereich (15) aufweist, wobei diese eine Kerblinie (12) überspannen, dadurch gekennzeichnet, dass der Easy-Open-Dosendeckel aus Metall weiterhin einen äußeren Wulstrand (13) und einen inneren Wulstrand (16) an den Seiten des äußeren flachen Randbereichs (14) und des inneren flachen Randbereichs (15) gegenüber der Kerblinie (12) aufweist, und einen Querschnitt aufweist, wobei die Kerblinie (12) sich von den Dicken des äußeren flachen Randbereichs (14) und des inneren flachen Randbereichs (15) mit einer Änderungsrate von nicht mehr als 1000 μm/mm graduell verjüngt.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 1, mit einer Querschnittsform, bei der der graduell verjüngt geformte Bereich gebogen ist.
Ein Easy-Open-Dosendeckel aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens der innere Wulstrand (16) so geformt ist, dass er zur Dosenaußenseite vorsteht, wobei der tiefste Punkt der Vertiefung zum Doseninneren des inneren flachen Randbereichs (15) in Richtung zum Doseninneren positioniert ist, in einem Bereich von 0,2 bis 4,0 mm an der Oberfläche der Dosenaußenseite, im Vergleich zum höchsten vorstehenden Punkt in Richtung zum Dosenäußeren des Innenwulstrands (16), wobei der Zwischenbereich des äußeren flachen Randbereichs (14) und der Kerblinie (12) in Richtung des Dosenäußeren positioniert ist, in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 mm an der Dosenaußenoberfläche, im Vergleich zum tiefsten Punkt der Vertiefung in Richtung des Doseninneren des inneren flachen Randbereichs (15) und wobei die Breiten des Querschnitts des inneren flachen Randbereichs und des Querschnitts des äußeren flachen Randbereichs jeweils von 0,1 bis 3,0 mm betragen.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metallblech (1) ein Stahlblech, ein oberflächenbehandeltes Stahlblech, ein Aluminiumblech oder ein Blech aus einer Aluminiumlegierung ist.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kunstharzbeschichtung auf der Oberfläche des Metallblechs, mindestens auf der inneren Dosenoberfläche aus einem thermoplastischen gesättigten Kunststoff mit 10 bis 100 μm Dicke besteht.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die der Dosenaußenoberfläche entsprechende Kunstharzbeschichtung aus einem Polyamid-Kunstharz mit 10 bis 100 μm Dicke besteht.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Easy-Open-Dosendeckel (10) durch eines der Öffnungsverfahren unter Verwendung einer Lasche geöffnet wird, wobei ein Teil oder der gesamte Dosendeckel vom Dosenkörper abgetrennt wird oder unter Verwendung einer Lasche geöffnet wird, wobei ein Teil oder der gesamte Dosendeckel auf dem Dosenkörper verbleibt.
Ein Easy-Open-Dosendeckel (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Easy-Open-Dosendeckel (10) einen Typus darstellt, wobei der Dosendeckel keine Lasche zur Öffnung des Aufreißstreifens aufweist, wobei dieser mindestens an einer Stelle auf dem Dosendeckel angebracht ist, wobei der Aufreißstreifen teilweise oder ganz auf dem Dosenkörper verbleibt.
Verfahren zum Bilden eines Easy-Open-Dosendeckels (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Wulstrand und ein innerer Wulstrand an den Seiten eines äußeren flachen Randbereichs und eines inneren flachen Randbereichs gegenüber einer Kerblinie dargebildet werden und beim Pressen der Öffnungsform durch Schultern (8, 9) von oberen und unteren Presswerkzeugen das Pressen unter Verwendung eines oberen Presswerkzeugs (Stempel) (5) und eines unteren Presswerkzeugs (Pressform) (6) erfolgt, wobei diese mit Vertiefungen in den Mittenbereichen der Pressform und/oder Mittenbereichen des Stempels zur Eingrenzung des zu formenden Materials am unteren Presswerkzeug und/oder oberen Presswerkzeug versehen sind, wobei der Stempelschulterradius und/oder der Pressformschulterradius nicht mehr als 2,0 mm beträgt und wobei sich der Stempel und die Pressform in einer Linie parallel zur Bewegung des Stempels überlappen.
Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 9, wobei die Tiefe der Vertiefung des unteren Presswerkzeugs (6) nicht mehr als (Radius der Stempelschulter + Radius der Pressformschulter) × 4 beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 9, wobei eine Form der Schultern (8, 9) der Pressform (6) und des Stempels (5) einen Teil einer Ellipse bildet, wobei diese einen langen Radius von 0,1 bis 2,0 mm und einen kurzen Radius von 0,05 bis 2,0 mm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß Anspruch 11, wobei die Tiefe der Vertiefung des unteren Presswerkzeugs (Pressform) (6) nicht mehr als (langer Radius der Stempelschulter + langer Radius der Pressformschulter) × 4 beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Easy-Open-Dosendeckels (10) aus Metall mit verbesserten Dosenöffnungseigenschaften gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Tiefe der Vertiefung (20) des oberen Presswerkzeugkopfes (Stempel) (5) mindestens 0,2 mm beträgt.