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Verfahren zum Behandeln von Leichtmetallbehältern Die \@orliegeiide
Ertindung lwtrifft einen Leichtmetallbehälter, insbesondere zur Verpackung pastenartiger
Stoffe in zusammendrückbaren Tuben aus Aluminium oder geeigneten Aluminiumlegierungen,
wobei die. Aluminiumtinten vor dem Füllen einer Behandlung unterzogen werden, die
sie gegenüber den korrodierenden Angriffen der Erzeugnisse widerstandsfähig macht.
Die Erfindung wird zwar besonders für die Verpackung von Zahnpasta be-
schrieben,
jedoch ist sie für die Verpackung anderer ähnlicher Stoffe, wie Hautkrem. Pasten,
Lebensinitteln usw. geeignet.
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Bekanntlich bieten die in Zahnpasten. und ähnlichen Erzeugnissen enthaltenen
wasserlöslichen Salze und anderen Aluminium angreifenden Stoffe ein schwieriges
Problem, wenn sie in Aluminiumtüben aufbewahrt %-,-erden sollen. Die Korrosion ;iußert
sich gewöhnlich in lnfre:ssungen an der Innenfläche der Tuben. Die zusammendrückbaren
Aluminiumtuben werden absichtlich von sehr dünner Wandstärke, von o,25 mm oder weniger,
hergestellt, um Metall zu sparen und Tuben zu erhalten, die leicht biegsam sind
und sich während' der Benutzung leicht zusammendrücken lassen. Obwohl derart dünne
Wandungen den bestimmungsgemäßen Zweck gut erfüllen, korrodieren sie natürlich leichter
und werden schneller unbrauchbar. Im schlimmsten Falle werden die dünnen Tubenwände
infolge der Korrosion sogar durchgefressen. Außerdem wird eine solche Tube. im Gebrauch
und während des Lagerns leicht verbogen und gedrückt, wodurch die @N"andung an einigen
Stellen überbeansprucht wird, was diese wiederum besonders korrosionsanfällig macht.
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Um das Korrosionsproblem zu lösen, hat man Schutzüberzüge aus Celluloseacetat,
nichtfaserigem
Cellulosehydrat, phenolischen Lacken und ähnlichen
filmbildenden Stoffen verwendet. Doch erhöhen diese Verfahren die Kosten .des Behälters
erheblich, was natürlich unerwünscht ist, da die Tuben nicht wieder gefüllt, sondern
weggeworfen werden, sobald der Inhalt aufgebraucht ist. Abgesehen von den zu hohen
Kosten werden die Schutzüberzüge auch häufig durch den Inhalt des Behälters angegriffen.
Außerdem ist es schwierig, einen fugenlosen Schutzüberzug auf der Innenfläche anzubringen,
der die Tube wirklich schützt und nicht abblättert, wenn man die Tube im normalen
Gebrauch verformt und zusammendrückt.
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Man hat auch andere Arten von zusammend,riickbaren Tuben verwendet,
z. B. verzinnte Bleituben. Sie sind jedoch teuer und haben außerdem den Nachteil,
d'aß der Inhalt des Behälters durch das giftige Blei verunreinigt werden kann. Aluminium
dagegen ist praktisch ungiftig und läßt sich leicht zu Tuben formen, die weich sind
und sich besonders gut für zusammendriickbare Behälter eignen, sofern keine Korrosion
auftritt.
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Zwar sind zahlreiche Verfahren zum Behandeln von Aluminium- und Aluminitimoxydoberflächen
zwecks Herabsetzung der Korrosionsanfälligkeit von Tuben beschrieben. Jedoch hat
sich keiner dieser \'orsohläge praktisch bewährt.
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Bei der Herstellung nachgiebiger zusammendrückbarerAluminiumtuben
ist es üblich, d@ieTuben aus einem Plättchen oder einer Scheibe verhältnismäßig
reinen Aluminiums (99,50/0) zu pressen und die gebildete Tube anzulassen, um das
Kristallgefüge des Metalls zu ändern, so daß eine weiche, biegsame Tube erhalten
wird, die sich leicht zusammendrücken und aufrollen läßt. Es ist zwar bekannt, daß
durch Härten von kaltbearbeitetem Aluniirnitim die Korrosionsbeständigkeit erhöht
wird, jedoch sind auch die vergüteten Tuben vor dem Angriff der Elektrolyte in Pasten.
wie Zahnpasta u. dgl., nicht geschützt.
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Es wurde nun gefunden, daß zusammendrückbare \ltlmitiiumbehälter,
die Korrosionen in wesentlich geringerem Umfang unterliegen, hergestellt werden
können, wenn man die Oberflächen der Tuben mit Wasser bei höherer Temperatur behandelt.
Dadurch wird nicht nur die Korrosionsbeständigkeit der .\luminiumtuben erhöht, sondern
es werden auch die N'erurnreinigu,ngen auf der Oberfläche der Tube beseitigt, die
Anlaß zu einer Elektrolyse und stellenweiser Korrosion geben können. Das Verfahren
nach der vorliegenden Erfindung ist wirtschaftlich und- man benötigt dazu keine
besondere Einrichtung. :\ußerdem weisen die Tuben eine reine sterile Oberfläche
auf, was für viele Zwecke erwünscht ist. Ein Schutz- oder Hilfsüberzug für die Innenwandung
erübrigt sich.
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I>ie Tuben von erhöhter Korrosionsbeständigkeit lassen sich nach der
vorliegenden: Erfindung auf verschiedene Weise erhalten. So kann. man die Altiminittnitube
etwa 30 Minuten bis 2 Stunden lang in kochendes Wasser tauchen. Nach denn
Herausnehmen der Tube und Trocknen füllt tnan sie finit Zahnpasta. , Nach einer
andercn Ausführungsform der Erfindung wird die Tube vor dem Füllen einer Vorbehandlung
unterzogen, indem sie mit Dampf oder Sattdampf so lange behandelt wird, bis die
Oberfläche der Metalltube eine höhere Korrosionsbeständigkeit erlangt hat, was meist
etwa 30 Minuten oder mehr dauert. Wird die IReliandlung bei gewöhnlichem Atmosphärendruck
durchgeführt, so setzt man sie am besten eineinhalb bis zwei Stunden fort.
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Nach einer dritten Ausführungsform taucht man die Tube so in Wasser
ein. daß die metallischen Oberflächen mit Wasser benetzt werden. Dann bringt man
die nasse Tube in eine Kammer, die auf über die Siedetemperatur des Wassers erhitzt
wird. Dadurch wird der Wasserfilm auf der Tubenoberfläche unter Dampfentwicklung
zum Sieden gebracht. Es werden zweckmäßig mehrere Tuben gleichzeitig behandelt,
wobei die Tuben zuerst mit Wasser benetzt und dann schnell auf eine Temperattirerliitzt
werden, die den Wasserüberzug auf den Aluminitunmetallflächen der Tuben zum Sieden
bringt, so daß die Metallflächen dei- Wirkung von kochendem Wasser und Dampf ausgesetzt
werden. Das Erhitzen der nassen @ttl>f#n kann auf jede geeignete -Weise erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung «-erden die nassen Tuben in
einen heißen Ofen, wie man ilrn gewöhnlich zum Homogen,isierungsglühen oder Vergüten
von Aluminiumtuben verwendet, gebracht. Es ist zweckmäßig, wenn die Miii-inelie@liandlting
in Gegenwart von Luft oder Satierstoft erfolgt, da dadurch bessere Ergebnisse erzielt
werden.
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Die Aluminiumtuben können gemäß der vorliegenden Erfindung zti jedem
beliebigen Zeitpunkt vor der Füllung behandelt werden. Zum Beispiel kann die Behandlung
vor oder nach dem Vergiften, aber auch während des Vergütens durchgeführt werden.
Es hat sich auch als \orteilhaft erwiesen, wenn die Tuben vor dem Erhitzen angefeuchtet
und danach dem Homogenisiertlugsglühen unterworfen werden. Diese Wärinebeliandltlng,
wonach die Aluminiumtuben zunächst niit einem diinnen Wasserüberzug versehen werden,
N\ ird ini folgenden als Naßanlassen bezeichnet.
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In den folgernden Beispielcll sind einige Forteile des Verfahrens
erläutert, wo.durcli aber keine Beschränkttng erfolgen soll. Beispiel l Drei Satz
von je 6j bereits vergüteten aber noch unbedruckten und nicht @-ca-schlossenen Aluminiumtuben
wurden waagerecht auf ein an beiden Seiten offenes, zylindrisches Gla.;gestell gelegt
und dann in ein mit kochendem destilliel-teln f\rasser gefülltes Gefäß aus lzorrosionshestiiiidigem
Stahl gebracht. hie Tuben blieben eineinlialli Stun deli vollständig in das kochende
Wasser eüigetaucht. Nacli dieser l')eharndlttng wurden die Tuben licrausgenommen.
getrocknet und: nach der Füllung mit Zahnpasta bis zur Prüfung ihrer Korrosionsbeständigkeit
bei limniertemperatur gelagert. .111e Tuben worden fleiclizeitig gefüllt, um etwaige
1 unterschiede in der Fiillung zti \ernieid-en. t<Tlf@iclizcitig @@-ul-de eine
entsprechende
Anzahl von Tubensätzen, die nicht mit kochendem Wasser
behandelt waren, zum Vergleich mit demselben Zahnkrem gefüllt.
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1.s wurden folgende Ergebnisse erhalten:
| Tuben mit Korrosionsdurchbrüchen in % |
| Unbehandelte Tuben Behandelte Tuben |
| Serie nach nach |
| I1 /z 1 4L/2 11/z 1 41/2 |
| Monaten Monaten |
| A 37 44 0 0 |
| B 13 18 o I L/2 |
| C 11 1i o I L%2 |
Beispie12 Drei Sätze von Aluminiumtuben A, B und C wurden vor dem Füllen mit einer
aluminiumangreifenden Paste einer Dampfbehandlung unterzogen. In allen Fällen wurde
die Dampfbehandlung bei Atmosphärendruck durchgeführt. Zum Vergleich wurden einige
Tuben als Vergleichsproben unbehandelt gelassen.
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Aus der folgenden Tabelle, in der die Prüfungsergebnis,se aufgeführt
sind, geht die erhöhte Korrosionsbeständigkeit der der Dampfbehandlung unterworfenen
Tuben hervor. In den mit A und B bezeichneten Serien handelt es sich um handelsübliche
Tuben aus Reinaluminium von 99,714, die durch Weichglühen weich und biegsam
gemacht worden waren. Die Tuben A wurden von einer, die Tuben B von einer zweiten
Herstellerfirma geliefert. Auch bei den Tuben der Serie C handelte es sich um handelsübliche
Erzeugnisse, jedoch waren. die Tuben mit einer Paste gefüllt, die außergewöhnlich
stark korrodierend auf Aluminium wirkt.
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In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse wiedergegeben:
| Serie Anzahl der Tuben Behandlung Korrosionsfreie Tuben in |
| A - i (K) 144 -- - 56 % nach 4 Monaten |
| A-2 66 2stündige Dampfbehandlung 97 0% - 4 - |
| B - i (K) 72 - - - 82 % - 4 - |
| B - 2 66 2stündige Dampfbehandlung 98 % - 4 - |
| C-1 (K) 15 --- 6% - 3 - |
| C - 2 13 2stündige Dampfbehandlung 92 % - 3 - |
| (K) = Vergleichsprobe |
lieispiel3 Zwei Sätze Aluminiumtuben wurden in ein Wasserbad getaucht, so daß die
lUetallflächen mit einem dünnen Wasserüberzug bedeckt waren. An.-schließend wurden
die Tuben in einen auf etwa 63o° erhitzten Glühofen gebracht. Gleichzeitig wurde
eine dritte Serie von nicht mit Wasser benetzten Tuben als Vergleichsprobe in den
Ofen gebracht. Nach dem Herausnehmen der erhitzten Tuben aus dem Glüh-Ofen wurden
sie allmählich an der Luft bis auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen. Dann wurden
sie mit Zahnpasta gefüllt und 6 Wochen lang bei Zimmertemperatur gelagert. Damach
wurden sie auf Korrosion untersucht. In der nachstehenden Tabelle sind die Untersuchungsergebnisse,
aus denen man die höhere Korrosionsbeständigkeit der behandelten Aluminiumtuben
ersehen kann, aufgeführt.
| Anzahl der Tuben, |
| Anzahl 20minutige Heiß- die nach 6wöchigem Korrosionsfreie
Tuben |
| Serie der geprüften Tuben behandlung bei 625°C Lagern Korrosions-
in |
| schäden aufwiesen |
| i (K) 144 Anlassen (trocken) 53 63,2 |
| 71 Anlassen (naß) 3 95,8 |
| 3 66 Anlassen (naß) 1 98,5 |
Aus den Tabellenwerten läßt sich erkennen, daß die Aluminiumtuben, die vor dem Füllen
mit Zahnpasta einer Behandlung mit kochendem Wasser, Dampf oder einem Naßanlaßverfahren
unterzogen \\ tirdei, der Korrosionswirkung der Paste einen außerordentlich großen
Widerstand entgegensetzen. Der Grund für diese erlliihte Korrosionsbeständigkeit
ist zwar noch nicht endgültig geklärt. E: ist aber wohl anzunehmen. daß sie auf
die Beseitigung von Verunreinigungen der Metalloberfläche und die Bildung einer
verhältnismäßig dicken, vollständigen, undurchlässigen Oxyd- bzw. Hydroxydschicht
auf der Oberfläche des Aluminiums zurückzuführen ist.
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Die Aluminiumtuben können auf jede geeignete Weise hergestellt werden,
wofür eine Anzahl verschiedener Verfahren bekannt ist. Beim Fließpressen kann man
die Oberflächen der Tube von Fett und sonstigen Fremdstoffen, einschließlich etwaiger
zum Pressen benutzter Schmiermittel, reinigen. Nach
der Reinigung
werden die Tubenoberflächen mit Wasser bei höherer Temperatur, d@. h. von mindestens
etwa ioo°, behandelt. Dadurch wird eine Tube erhöhter Korrosionsbeständigkeit erhalten.
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Die Reinigung der Aluminiumtuben kann auf beliebige Weise erfolgen.
-Man kann sie finit den üblichen Reinigungslösungen, z. B. einer wässeril-eii _\lkaliphosphat-
bzw. -karhonatlösung oder Gemischen dieser Lösungen waschen und dadurch das Fett
bzw. andere Fremdstoffe emulgieren und heseitigen. Die organischen und flüchtigen
\Tertinreinigun.gei. können von den Tubenoberflächen entfernt werden, indem man
die Tube soweit erhitzt, daß diese Fremdstoffe verflüchtigt und verbrannt wer-den.
Diese Reinigung kann auch weggelassen werden, da sie keinen wesentlichen Bestandteil
der Erfindung bildet, aber man kann sie mit Erfolg anwenden, wenn die Oberfläche
der Tube Verunreinigungen enthält.
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ZurBehandlungderAluminiumtubenbraucht nicht unbedingt ,destilliertes
Wasser verwendet werden, sondern man kann auch gewöhnliches, weiches oder hartes
Wasser benutzen. Weiter kann man die Benetzungsfähigkeit des Wassers erhöhen, indem
man oberflächenaktive Stoffe zusetzt. Die verwendete Lösung kann auch geeignete
wasserlösliche Zusätze, wieOxydationsmittel,Silicate,Phosphate usw. in x-erschiedenen,
jedoch stets geringen Mengen enthalten.
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Wenn man die Aluminiumtuben der Einwirkung von kochendem Wasser aussetzt,
soll die Temperatur der kochenden wässerigen Lösung im allgemeinen etwa ioo° oder
mehr betragen, je nach der Beschaffenheit der in der Lösung befindlichen, löslichen
Stoffe und den- Druckverhältnissen. Im allgemeinen soll jedoch die Temperatur der
Lösung i25° nicht überschreiten. Man kann zwar Temperaturen etwas unter ioo° anwenden,
aber man erzielt damit nicht so gute Ergebnisse als wenn man die Tuben gleich lange
mit einer auf dem Siedepunkt gehaltenen Lösung behandelt. Die Beihandlungsdatier
ist verschieden und hängt von der Zusammensetzung und der Oberflächenbeschaffenheit
der benutzten Metalltube sowie von der Temperatur der Behandlungslösung ab. Vorzugsweise
läßt man die Tuben 30 Minuten oder länger in der kochenden wässrigen Lösung, d.
,h. der Zeitraum muß so gewählt sein. daß die gewünschte Korrosionsbeständigkeit
erzielt wird, ohne daß die Weichheit bzw. Biegsamkeit d:r Tube wesentliche Veränderungen
erleidet.
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Führt man das Verfahren erfindungsgemäß durch, indem man die Tuben
bei höherem Atmosphärendruck der Einwirkung von, Wasser in Form von Dampf aussetzt,
so benutzt inan ein geeignetes Druckgefäß. Durch eine halbstündige Behandlung der
Tuben bei etwa i,i atü wird die: Korrosiornsbeständigkeit wirksam erhöht. Man kann
aber auch Dampf- höherer Temperaturen verwenden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Behandlung mit Sattdampf bei Atmosphärendruck, so daß
man keinen Autoklaven oder andere Hochdruckbehälter benötigt. Die Behandlung dauert
bei Atmosphärendruck meist länger als bei Verwendung von überhitztem Dampf. Wird
das Verfahren so durchgeführt, daß man zunächst die Tubenflächen mit \\'asser befeuchtet
und sie dann im diesem feuchten Zustand der Einwirkung von Hitze in einem CJliiliofen
aussetzt, so kann man das Benetzen der Tuben auch erreichen, ohne daß man sie in
Wasser eintaucht. Zum Beispiel kann man sie einem \\'assei-n-eliel aussetzen oder
in geeigneter Weise V@'asserdampf auf den Tuhenoberflä chtn kondensieren, bevor
sie in den Ofen gebracht werden. Die Beliandlungsteinperattii--eii liegen gewöhnlich
zwischen 120 und 680°. Die günstigsten Temperaturen Bewegen sich zwischen .48o und
65o°. Die Erhitzungsdauer ist je nach der Temperatur verschieden und liegt bei Temperaturen
von über 480° zwischen' 3 und 30 Minuten. Bei niedrigeren Teniperaturen, z. B. zwischen
i2o undi .Ioo° muß man entsprechend länger erhitzen. \\%ichtig ist jedoch, daß Temperatur
und Erhitzungs-dauer nicht nur das Wasser verdampfen sondern ausreichen, um den
Wasserfilm auf der Tube zum Kochen oder zuni Überhitzen zu bringen, damit eine Tulpe
größerer Korrosionsbeständigkeit entsteht.
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Bei Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden, Erfindung wird
ein verpacktes Zahnpastenerzeugnis geschaffen, (las ohne ernstliche Korrosionsschäden
lange Zeit gelagert werden kann. Weiter ergibt sich aus der Erfindung ein verliältndsm@äß,ig
einfaches Verfahren zur Behandlung von Aluminiunptuben vor dem Füllen, <las die
Verwendung zusammendriickb arer Aluminiumtuben beim Verkauf von Zahnpasta und ähnlichen
Aluminium angreifenden Stoffen gestattet. Darüber hinaus wird eine verbesserte einfache
und NN irtschaftliche Methode zur Behandlung zusammen,drückbarer Alumin liumtuben
geschaffen und die Korrosion,sbeständigkeit der Tuben- derartig erhöht, daß sie
zur Verpackung für Stoffe. welcli(# Altiminiumoberflächen angreifen, verwendet werden
können, ohne daß man für die Innenfläche besondere Schutzüberzüge, wie sie weiter
oben beschrieben sind, benötigt.