ES2299277T3 - Dispositivo y metodo de medicion de un grado de resistencia al deterioro de revestimientos de envases metalicos. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de laboratorio (1) para caracterizar la resistencia al deterioro de un revestimiento protector (41), película de plástico o barniz, de todo o parte de un envase, de un sustrato o de un elemento de envase metálico (3, 5, 30, 31, 32, 33) que comprende una capa metálica (42), destinado a reproducir el deterioro que resulta de determinados procesos industriales, típicamente debidos al apilamiento o al almacenamiento de los correspondientes envases que provocan zonas de contacto (52, 312, 301, 302, 313, 314, 321, 322, 323, 313), en forma de pistas típicamente circulares en el caso de envases con bordes circulares, y que permite medir un grado de resistencia al deterioro, GRD en abreviatura, típicamente gracias a un coeficiente de "zona no deteriorada/zona total considerada", que comprende un medio de deterioro (2) sometido a un movimiento vibratorio y medios de ajuste de la acción del correspondiente medio de deterioro, típicamente su intensidad, en particular para poder calibrar el correspondiente dispositivo con respecto al correspondiente proceso industrial, el correspondiente dispositivo se caracteriza porque el correspondiente medio de deterioro (2) comprende una corona (20) provista de dientes (23), de alta dureza superior a la de la correspondiente capa metálica, típicamente de carburo de tungsteno, y porque el correspondiente dispositivo también comprende: a) medios vibratorios que garantizan una sucesión de choques de la correspondiente corona, en el sentido vertical, contra la correspondiente pista (52), b) medios que garantizan que, a cada choque, la correspondiente corona sólo se aplica simultáneamente en una fracción de la correspondiente pista circular del correspondiente envase, c) medios que garantizan la libre rotación relativa de la correspondiente corona de modo que la correspondiente corona se aplica de forma aleatoria en cualquier parte de la correspondiente pista.

Description

Dispositivo y método de medición de un grado de resistencia al deterioro de revestimientos de envases metálicos.

Ámbito de la invención

La invención se refiere al ámbito de la caracterización fisicoquímica de los revestimientos de envases metálicos, típicamente de los barnices, y más particularmente a la resistencia al deterioro por choques durante todo el circuito de producción, desde la fabricación del envase, el envase del producto envasado, el almacenamiento, el transporte y la distribución hasta el consumidor final.

Estado de la técnica

Ya se conocen numerosos métodos de caracterización o de medición de las propiedades fisicoquímicas, incluso mecánicas, de los revestimientos de envases metálicos. Entre todos estos métodos, a priori algunos se podrían utilizar para prever la resistencia al deterioro del revestimiento de un determinado envase.

Así se sabe medir la dureza o la rayabilidad de un revestimiento o de un barniz gracias a la utilización de una serie de lápices de dureza creciente (de 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, etc.) y al apunte de la referencia del lápiz cuya punta raya el correspondiente revestimiento (norma ASTM D 3363).

Del mismo modo se sabe medir la resistencia a la abrasión con ayuda del abrasímetro Taber® cuyo principio consiste en aplicar muelas giratorias en una muestra plana destinada a pruebas y durante un determinado tiempo y en medir la pérdida de peso de la muestra que resulta de la abrasión (norma ASTM D 4060).

Ya se conoce también la técnica del microabrasimetro (micro-scratch tester en inglés) que consiste en aplicar en una muestra plana un estilete esférico, por lo general un diamante con una punta de 200 \mum de radio. El estilete se desplaza a una velocidad constante predeterminada y con una fuerza de presión creciente durante todo el desplazamiento, de modo que se forma un surco cada vez más profundo en el correspondiente revestimiento hasta su desprendimiento dejando al descubierto el metal subyacente cuando la fuerza de presión alcanza cierto valor, que puede servir pues para caracterizar el correspondiente revestimiento.

Se puede aplicar la técnica del microabrasimetro con ayuda de un microabrasimetro "MST-CSEMEX" del Centre Suisse d'Electronique et de Microélectronique de Neuchatel por ejemplo.

A.J. PERRY por ejemplo describe esta técnica, "Scratch adhesion testing of hard coatings", en "Thin solids films" 107 (1983), p.167-180.

Además la patente US4507953 (Vandermersschee) de abril de 1985 describe un ensayo de abrasión con una plataforma vibradora para varias muestras, que no autoriza una evaluación individual ni tampoco cuantificada.

Problemas planteados

Por una parte el fabricante de envases tiene que enfrentarse a una creciente demanda de nuevos envases, que sea su forma o su aspecto, es decir su decoración.

Así la vida útil comercial de los envases tiende a disminuir, mientras que el grado de exigencia en materia de calidad técnica tiende a aumentar, lo que exige del fabricante de envases una reactividad siempre más rápida y un dominio o control de los procesos de fabricación siempre más importante.

Por otra parte, habida cuenta de esta necesaria reactividad, el fabricante de envases tiene que disponer de medios para poner por obra dicha reactividad. En particular, en el caso de ensayos de revestimientos interiores o exteriores, importa disponer de medios de laboratorio para probar rápidamente cualquier nueva idea, y eso en un plazo muy corto y a bajo coste.

Estas consideraciones se pueden ilustrar con un problema específico que se planteó a la solicitante, el de la puesta a punto de una tapa de color, abrefácil, de aluminio, para lata de bebida.

Típicamente las tapas de latas de bebidas son incoloras, están únicamente revestidas de un barniz exterior epoxy fenólico a 4 m^{2}/g que es casi incoloro.

Frente a una demanda por clientes de tapas de color, se fabricaron una banda de aluminio estándar, pero revestida en su cara externa de un barniz estándar de color, así como las correspondientes tapas en una línea estándar de fabricación de tapas. Esta línea primero comprende una prensa que forma las piezas en bruto de tapas, y una prensa de acabado, en línea, que forma el corte, el remache y que coloca el anillo que conduce a la tapa acabada.

\newpage

Se observó que muchas tapas de color presentaban un deterioro parecido a un "desconchado" (scuffing en inglés), según una corona, del borde destinado a un engaste también llamado gancho de engaste, dejando el metal localmente al descubierto.

El análisis del problema mostró que de hecho esta corona correspondía a la zona de contacto de una determinada tapa en el borde destinado a un engaste de la tapa siguiente en la pila de tapas y que el deterioro observado tenía que venir de los numerosos pequeños choques sufridos por cada tapa en contacto con la siguiente tapa en la pila de tapas, durante los desplazamientos o transportes continuos en las líneas de fabricación de tapas, en particular entre la prensa que sirve para formar las piezas en bruto y la del acabado.

La solicitante observó que este fenómeno ya existía en las tapas estándar incoloras cuyo barniz exterior también estaba parcialmente desconchado, pero que esto no tenía importancia del punto de vista visual habida cuenta de la transparencia del barniz estándar y de la reflexión de la luz por el sustrato de aluminio, de modo que a simple vista, no se podían distinguir la parte desconchada y la parte no desconchada; y de hecho la anomalía no llevaba a desechos industriales.

Muy rápidamente la solicitante admitió que no era posible proseguir la puesta a punto de una tapa de color procediendo de esta manera, es decir incorporando sencillamente materias colorantes a los barnices habitualmente utilizados, la fabricación de bandas metálicas específicas y la de las tapas correspondientes en línea de producción siendo demasiado largas y costosas, en particular debido a la perturbación de la producción estándar.

Buscó pues un método para limitar al máximo los ensayos en línea de fabricación, y particularmente en un primer tiempo intentó hacer el balance de los diferentes ensayos de tapas o de las diferentes tapas estándar fabricadas en línea industrial, en lo que se refiere a una posible relación o correlación entre las características de los diferentes revestimientos, en particular una característica fisicoquímica del revestimiento, y la resistencia al deterioro.

Al efecto probó los tres métodos de caracterización bien conocidos por el especialista y mencionados en el estado de la técnica. Ninguno condujo a una correlación significativa entre una propiedad cualquiera medición en laboratorio en una muestra de envase o de metal utilizado para fabricar dicho envase, y la resistencia al deterioro, como se ilustra en las figuras 3 a 5.

Así la solicitante procuró resolver este problema y poner a punto un método discriminante y general que permita evaluar rápidamente, a bajo coste y con un número limitado de muestras, la resistencia al deterioro "físico" de todos los tipos de revestimientos, típicamente por choques.

Un primer objeto de la invención es un dispositivo y un método que permiten reproducir muy rápidamente y en laboratorio el tipo de deterioro observado en línea de fabricación y definir un grado de resistencia al deterioro de los revestimientos. Un segundo objeto es la aplicación del primer objeto al caso específico de las tapas de color.

Descripción de la invención

El primer objeto de la invención es un dispositivo de laboratorio para caracterizar la resistencia al deterioro de un revestimiento protector, película de plástico o barniz, de todo o parte de un envase, de un sustrato o de un elemento de envase metálico que comprende una capa metálica, destinado a reproducir el deterioro que resulta de determinados procesos industriales, típicamente debidos al apilamiento o al almacenamiento de los correspondientes envases que provocan zonas de contacto, en forma de pistas circulares en el caso de envases con bordes circulares, y que permite medir un grado de resistencia al deterioro, GRD en abreviatura, gracias a un coeficiente de "zona no deteriorada/zona total considerada", que comprende un medio de deterioro y caracterizado porque,

a) el correspondiente medio de deterioro se somete a un movimiento vibratorio que garantiza una sucesión de choques, en el sentido vertical, contra la correspondiente pista,

b) a cada choque, el correspondiente medio sólo se aplica simultáneamente en una fracción de la correspondiente pista circular del correspondiente envase,

c) el correspondiente medio se aplica de forma aleatoria en cualquier parte de la correspondiente pista, por la libre rotación relativa posible del correspondiente medio con respecto a la correspondiente pista,

d) se puede ajustar la acción del correspondiente medio de deterioro, típicamente su intensidad, en particular para poder calibrar el correspondiente dispositivo con respecto al correspondiente proceso industrial.

En la práctica es cómodo elegir un dispositivo en el que el correspondiente medio y la correspondiente pista quedan cada uno libres en rotación axial.

Cuando se hable de "pista circular" se hace referencia a la banda bastante estrecha (típicamente de unos milímetros de ancho), cerrada, habida cuenta de la simetría axial de los envases considerados, situada en un mismo plano horizontal, y en la que aparece el desconchado del revestimiento durante un proceso industrial, como se ilustra en las figuras 7, 8 y 8a.

Esta pista también puede ser un poco troncocónica y situarse en los diferentes puntos más expuestos de un envase donde un deterioro es posible, como se ilustra en las figuras 15-1 a 15-5, como consecuencias del rozamiento y de los choques entre los propios envases o entre los envases y los medios de guía o de desplazamiento de dichos envases.

Por una parte la solicitante observó con sorpresa que estos medios permitían obtener casi exactamente el mismo aspecto de deterioro, hasta tal punto que, visualmente, era difícil sino imposible distinguir un deterioro formado durante el correspondiente proceso industrial y uno formado con el correspondiente dispositivo.

Por otra parte la solicitante pudo verificar, como se explica más detalladamente a continuación, que en efecto el correspondiente dispositivo reproducía un deterioro del mismo tipo que aquel formado durante el correspondiente proceso industrial, y que así se podía validar como instrumento de laboratorio.

Esta validación se refiere a la vez al aspecto técnico, en la medida en que el correspondiente dispositivo da resultados reproducibles y predictivos, siendo igual la clasificación de los revestimientos por orden de GRD con el correspondiente dispositivo y con el correspondiente proceso industrial, y al aspecto económico, en la medida en que se realiza una medición de laboratorio en un pequeño número de envases (uno puede ser suficiente), y que típicamente sólo dura unos minutos, mientras que un ensayo en línea industrial exige una gran cantidad de envases para los ensayos, necesita horas y puede costar miles de Francos Franceses, en particular por culpa de los costes de materias y de mano de obra involucrados en las diferentes etapas del ensayo, sin hablar de la pérdida de producción que conlleva el ensayo.

Antes de llegar a esta definición de los medios que permiten resolver el problema planteado, la solicitante estudió numerosos dispositivos, entre otras cosas dispositivos en los que, en particular, uno de los dos medios arriba mencionados en b) y c), o su combinación, estaba ausente.

En efecto si ambos medios están ausentes el deterioro ya no se parece al que se obtiene durante el correspondiente proceso industrial, y el dispositivo correspondiente ya no suministra un valor de deterioro en correlación con el que se obtiene al concluirse el correspondiente proceso industrial.

Descripción de las figuras

La figura 1 es una vista en perspectiva de un microabrasímetro durante su funcionamiento, que explica el principio de la medición: se aplica un estilete 60, con punta de diamante 61, con una fuerza vertical F_{N} en una muestra de banda destinada a pruebas 4 y que comprende una capa metálica 42 y un revestimiento 41, típicamente una capa de barniz, la correspondiente fuerza crece conforme va desplazándose el estilete a velocidad constante por la distancia D, como se representa gráficamente en el diagrama de la figura la. Bajo la acción de la punta 61 que presiona cada vez más el revestimiento 41, se forma una ranura 62 y, para una fuerza crítica F_{N} > F_{NA}, la ranura 63 deja el metal al descubierto. Así la distancia DA o la fuerza crítica F_{NA} caracterizan el correspondiente revestimiento 41.

La figura 2 es una vista en perspectiva de un abrasímetro Taber® 7 y la figura 2a es una vista en sección axial. En este dispositivo se aplican dos muelas giratorias 70 con una predeterminada fuerza en el revestimiento 41 de un tramo de banda metálica 4 colocada en una solera giratoria 71. Se mide la pérdida de peso (mg) por abrasión de la muestra después de un predeterminado número de revoluciones, típicamente 200.

Las figuras 3 a 5 ilustran la ausencia de correlación entre los valores de GRD medidos al concluirse el correspondiente proceso industrial para diferentes revestimientos ensayados, y los tres tipos de caracterización inicialmente ensayados por la solicitante:

En la figura 3 se representan en ordenadas los valores de GRD y en abscisas la dureza del lápiz, los números de 1 a 7 se sustituyeron a las letras habituales (1=2B, 2=B, 3=HB, 4=F, 5=H,...). La figura 4 ilustra el ensayo Taber®. Se representan en ordenadas los valores de GRD y en abscisas la pérdida de peso en mg para 200 revoluciones de solera giratoria.

La figura 5 ilustra el ensayo de microranura. Se representan en ordenadas la distancia D_{A} en mm y en abscisas el GRD.

Las figuras 6 y 7 son relativas a tapas 5, mientras que la figura 6a es relativa a una pieza en bruto de tapa 31, las figuras 6 y 6a son vistas en sección y la figura 7 una vista desde arriba.

En la figura 6 la tapa 5 presenta un remache, un anillo, un corte (no representado) y un gancho de engaste 50 que se acaba por su canto 51. Habida cuenta de la curvatura del correspondiente gancho, este canto 51 apoya en el gancho de la tapa siguiente según una circunferencia o pista 52 plana o ligeramente troncocónica, según la pendiente del correspondiente gancho en el punto de impacto del correspondiente canto.

Del mismo modo en la figura 6a, en el caso de una pieza en bruto de tapa 31, el gancho de engaste 310 se acaba por su canto 311, este canto apoya en el gancho de la pieza en bruto siguiente según una circunferencia de contacto 312.

En la figura 7 se representa la circunferencia de contacto o pista 52 obtenida al concluirse el correspondiente proceso industrial: comprende una sucesión de aros 520, 521 que corresponden a una alternancia de zonas sea donde el metal se dejó al descubierto 520, sea donde el revestimiento resistió 521, siendo el GRD la relación "suma de las longitudes de aros 520 donde el metal se dejó al descubierto/perímetro de la circunferencia de contacto 52".

Las figuras 8 y 8a ilustran circunferencias de contacto 52 con tramos deteriorados 520 y tramos sensiblemente intactos 521, con GRD = 0,46 para la figura 8 y GRD = 0,07 para la figura 8a.

La determinación del GRD se puede hacer fácilmente, directamente en las tapas, por lo menos en el caso de algunas tapas de color, habida cuenta de la gran diferencia de poder reflector entre partes donde el metal se dejó al descubierto y partes donde subsiste un revestimiento. Para los barnices claros o transparentes que no ofrecen un contraste suficiente, es posible revelar las zonas de metal dejado al descubierto con ayuda de una solución acidificada de sulfato de
cobre.

Las figuras 9-1 a 9-40 y las figuras 10 a 12 son relativas al dispositivo 1 según la invención. Todas las figuras son secciones axiales verticales, excepto la figura 11 que es una sección en el plano horizontal según el eje A-A de la figura 10.

La figura 13 es un diagrama en el que se representan en abscisas los valores de GRD I_{I} relativos al deterioro de envases E_{I} en línea industrial, y en ordenadas los valores correspondientes I_{L} medidos con el dispositivo y el método según la invención.

La figura 13 comprende una primera recta 8 de calibración o de correlación que pasa por los dos puntos de referencia E_{1} y E_{2}, una segunda recta 8' de correlación relativa a ambos puntos así como a los 6 ensayos cuyas referencias van de 1, Ibis a 5 y destinados a confirmar o validar la correspondiente primera recta 8, y por último una tercera recta 8'' de correlación relativa al conjunto de los ensayos, incluso los ensayos de revestimientos seleccionados según la invención y cuyas referencias van de 6 a 19.

Las figuras 14a y 14b representan en sección dos estructuras típicas de banda metálica 4 utilizada para la fabricación de las tapas de color según la invención que comprenden una capa metálica central 42, típicamente de aleación de aluminio, una capa de barniz interior 43 y, en el exterior, sea un revestimiento monocapa de barniz 41 coloreado con una carga pigmentaria 44, como se representa en la figura 14a, sea un revestimiento bicapa de barniz, con una capa de barniz de adhesión 410 coloreado con una carga pigmentaria 44 y una capa externa de barniz 411, preferentemente incolora, como se representa en la figura 14b.

Las figuras 15-1 a 15-5 son secciones de diferentes envases o elementos de envases que ilustran otras localizaciones posibles de deterioros de revestimientos, localizaciones representadas con flechas que corresponden a las zonas de contacto naturales que más corren un riesgo de deterioro durante los correspondientes procesos industriales, la presente invención se puede utilizar para la puesta a punto de revestimientos que no presentan tales deterioros.

La figura 15-1 representa una pieza en bruto de tapa 31 en la que se indican tres posibles localizaciones: la localización 312 debida al apilamiento de las tapas, la localización 313 que corresponde a un contacto o rozamiento según la vertical, la localización 314 que corresponde a un contacto o rozamiento lateral.

Del mismo modo en la figura 15-2 una tapa 5 puede presentar zonas análogas con las correspondientes referencias 52, 501 y 502.

La figura 15-3 corresponde a un cuerpo de lata 30 en el que aparecen dos localizaciones, una en el borde levantado 301 y otra en la nervadura 322 del fondo de la lata.

La figura 15-4 corresponde a una lata engastada 32 en la que aparecen tres localizaciones, dos 321, 322 en las partes horizontales y verticales de la tapa, una en la nervadura 323 del fondo de la lata.

La figura 15-5 corresponde a un almacenamiento de latas apilables donde aparece la zona de contacto 331 del fondo de una lata en apoyo en la tapa de la que se sitúa por debajo.

Las figuras 16-1 a 16-3 son diagramas que ilustran la influencia sobre el GRD (en ordenadas) de diferentes parámetros operativos del dispositivo según la invención:

- el ajuste de la frecuencia y/o amplitud de las vibraciones, como se representa (en % de "intensidad" de las vibraciones, ajuste de 0 a 100 de la mesa vibradora) en abscisas en la figura 16-1,

- la duración del ensayo, como se representa (en min.) en abscisas en la figura 16-2,

- la masa total de la herramienta de deterioro, haciendo variar el número de arandelas, como se representa (en g) en abscisas en la figura 16-3, la masa de la herramienta contribuye, con el factor frecuencia y/o amplitud de las vibraciones, a la "intensidad" del deterioro.

Las figuras 17-1 a 17-3 ilustran la manera de medir el GRD, como complemento de las figuras 8 y 8a, considerándose diferentes tipos de tramos deteriorados 520 y de tramos intactos 521 de las pistas o circunferencias de contacto 52.

La figura 17-1 muestra que se consideran como tramo deteriorado 520 cualquier tramo de longitud superior a 0,5 mm (caso de AB y de CD) y como tramo no deteriorado cualquier tramo BC superior a 0,5 mm.

A contrario, como se ilustra en la figura 17-2, zonas no deterioradas de longitud inferior a 0,5 mm se consideran como deterioradas: el tramo de arco CJ se considera como un tramo de arco deteriorado 520, siempre y cuando las zonas deterioradas tienen un tamaño suficiente (> 0,2 mm).

También a contrario, como se ilustra en la figura 17-3, un tramo deteriorado aislado de menos de 0,5 mm de largo (tramo CD) no se contabilizará como tramo de arco deteriorado. Así el arco BE se considera como un tramo no deteriorado 521.

Descripción detallada de la invención

De un punto de vista práctico el dispositivo según la invención puede comprender, como representado en las figuras 9-1 a 12:

a) una mesa vibradora 10 cuyas frecuencia y/o amplitud, y típicamente la amplitud, de los índices de vibración o eficacia se pueden modular,

b) un tubo guía vertical 13 fijado a la correspondiente mesa vibradora 10, en el que puede deslizar o girar alrededor de un eje vertical sin rozamiento notable el correspondiente envase o elemento de envase metálico y, por encima de éste, una herramienta de deterioro 2,

c) la correspondiente herramienta de deterioro 2 que comprende una corona 20 provista de dientes 23 igualmente espaciados uno de otros, de alta dureza superior a la de la correspondiente capa metálica, típicamente de carburo de tungsteno, y por encima una varilla axial 21 provista de un contrapeso 22 integrado por un apilamiento de un número de arandelas de acero 220 elegido de acuerdo con la correspondiente intensidad, colocándose la correspondiente herramienta 2 en el correspondiente tubo guía 13.

En efecto la intensidad del deterioro varía por una parte con la masa de la correspondiente herramienta de deterioro (véase la figura 16-3), el correspondiente número de arandelas de acero constituye pues uno de los parámetros que permiten fijar condiciones operativas discriminantes en lo que se refiere a la medición de la resistencia al deterioro, y varía por otra parte con el propio ajuste de la eficacia (ajuste de la frecuencia y/o de la amplitud de las vibraciones) de la mesa vibradora (véase la figura 16-1).

Tal dispositivo 1 se representa en las figuras 9-1 a 9-40 que esquematizan el montaje del correspondiente dispositivo: se fijan dos columnas 11 a la bandeja de la mesa vibradora 10, se colocan sucesivamente el tubo guía 13 que se centra en la correspondiente bandeja y, en el tubo, la pieza en bruto de tapa 31 destinada a ensayos así como la herramienta de deterioro 2, la pieza en bruto de tapa 31 y la herramienta 2 tienen un juego típicamente del orden de unos mm (1 a 2 mm) para que el tubo no frene la vibración axial según el eje 9 vertical. Después se fija la brida de sujeción 12 en las columnas de fijación 11 con el fin de comprimir el correspondiente tubo 13 e inmovilizarlo con respecto a la correspondiente bandeja para que no se desplace lateralmente durante todo el tiempo que dura el correspondiente movimiento vibratorio.

Otro objeto de la invención es un método de medición de un GRD obtenido con el dispositivo 1 arriba descrito y puesto en correlación con el deterioro que resulta de un proceso industrial, en el que:

a) se suministra por lo menos un tipo de envase o de elemento de determinado envase E_{O} que se somete al correspondiente proceso industrial, con el fin de obtener un envase E_{I} cuyo revestimiento sufrió un cierto deterioro al concluirse el correspondiente proceso industrial, y en el que se mide un valor I_{I} para el GRD,

b) se somete el correspondiente envase o elemento de envase E_{O}, que comprende la correspondiente zona de contacto, al correspondiente dispositivo durante una duración y con una correspondiente intensidad elegidas como para obtener un envase modificado en laboratorio EL, que presenta un deterioro cuyo valor IL medido se aproxima típicamente a 0.3.I_{I} y está comprendido entre 0,2.I_{I} y 0,7.I_{I} por ejemplo, y fijar así, de una vez por todas para un determinado proceso industrial, condiciones operativas del correspondiente dispositivo para obtener un grado de deterioro parecido al que se obtiene durante el correspondiente proceso industrial, o preferentemente superior, y así poder evaluar la resistencia al deterioro de los correspondientes revestimientos 41 estudiados, clasificar los revestimientos por GRD creciente y seleccionar rápidamente y al menor coste posible los revestimientos más
óptimos.

El método y el dispositivo 1 según la invención se utilizaron para resolver el problema arriba planteado de deterioro de piezas en bruto de tapas de color en línea de fabricación industrial.

Los elementos específicos de este caso concreto, que permitieron calibrar el correspondiente dispositivo y fijar los parámetros variables del correspondiente método, son los siguientes:

- el correspondiente envase E_{O} es una pieza en bruto 31 de tapa redonda de una lata de bebida de 59,5 mm de diámetro exterior, exteriormente revestida de un barniz epoxy fenólico a 4 g/m^{2} de la Sociedad HOLDEN, referencia X1132 SLE.

- el correspondiente dispositivo 1 comprende:

*

una mesa vibradora 10 de marca RETSCH®, tipo VIBRO®, que funciona a 50 Hz y a amplitud variable,

*

un tubo guía 13 de PVC de 60 mm de alto, 60 mm de diámetro interior, de 6,2 mm de espesor,

*

una herramienta de deterioro 2 que comprende una corona 20 provista de 15 dientes 23 igualmente espaciados angularmente y de peso igual a 139 g, la correspondiente fracción igual a la fracción de longitud de circunferencia en la que se encuentran dientes siendo igual a un 25 una varilla axial 21 de 36 mm de alto provista de un contrapeso 22, constituida por n arandelas de acero 220, cada una con un peso unitario igual a 41 g,

- se elige n igual a 3, el peso total de la correspondiente herramienta siendo pues de 262 g, la correspondiente duración se fija en 3 min. y el coeficiente de vibración o de eficacia de la correspondiente mesa vibradora se ajusta en un 60%, fijándose estos parámetros operativos para obtener un valor I_{L} de 0,11, del orden de 0,3.I_{I}, de modo que el deterioro con el dispositivo de laboratorio sea superior al deterioro durante el proceso industrial y que la transposición de una selección de los correspondientes revestimientos 41, del laboratorio al proceso industrial, sea aún más fiable, el correspondiente proceso siendo típicamente el transporte de las piezas en bruto 31 de tapas por toda la línea de producción de tapas que conduce típicamente a un valor I_{I} de 0,38.

Este método sólo utiliza pues un solo ensayo industrial de referencia a partir de un determinado envase. También se puede utilizar el siguiente método, más completo, que recurre a dos ensayos industriales de referencia, a partir de dos determinados envases.

En este método, que es una variante del primero:

a) se suministran dos tipos de envases E_{1} y E_{2} que conducen, al concluirse el correspondiente proceso industrial, a valores distintos, y preferentemente espaciados uno de otro, I_{I1} e I_{I2} para el GRD,

b) se somete uno de los envases, E_{2} por ejemplo, al correspondiente dispositivo 1 de laboratorio y se ajustan las correspondientes duración e intensidad, con el fin de obtener un valor de deterioro correspondiente I_{L2} de modo que I_{L2} sea del orden de 0,3.I_{I2} y típicamente comprendido entre 0,2.I_{I2} y 0,7.I_{I2} por ejemplo,

c) determinándose y fijándose en b) los ajustes de duración e intensidad, se somete el envase E_{1} o cualquier otro envase destinado a estudios al correspondiente dispositivo y se mide el valor I_{L1} correspondiente,

d) a partir de los dos pares de valores L_{L1} y I_{I1}, I_{L2} y I_{I2}, se obtiene una recta de calibración y de correlación 8 entre los valores de deterioro de los revestimientos 41 medidos en envases al concluirse un proceso industrial y al concluirse el deterioro con el correspondiente dispositivo 1, para poder calcular, habida cuenta de un valor límite I_{l-lim} reconocido por ser aceptable para el correspondiente envase al concluirse el correspondiente proceso industrial, un valor teórico correspondiente I_{L-lim} así como un valor práctico habida cuenta de los intervalos de confianza asociados a una sola medición con el correspondiente dispositivo, y seleccionar rápidamente y al menor coste posible los correspondientes revestimientos 41 susceptibles de convenir a escala industrial.

En este segundo método:

- los correspondientes envases E_{1} y E_{2} son piezas en bruto 31 de tapas de latas de bebidas, el envase E_{1} está exteriormente revestido de un barniz epoxy fenólico a 4 g/m^{2} de la Sociedad HOLDEN, referencia X1132 SLE, el envase E_{2} está exteriormente revestido de un barniz epoxy fenólico a 4 g/m^{2} de la Sociedad HOLDEN, con un pigmento naranja referencia HE1236.

- siendo iguales los correspondientes parámetros operativos, el valor de GRD I_{L2} relativo al envase E_{2} se determina con el correspondiente dispositivo y es igual a 0,045,

- se miden los valores correspondientes de I_{I1} (= 0,38) e I_{I2} (= 0,26) en los correspondientes envases E_{1} y E_{2} procedentes del correspondiente proceso industrial,

- evaluándose a 0,60 el correspondiente valor límite I_{I-lim}, se determina, en base a la correspondiente recta de calibración o de correlación 8, dicho valor límite teórico E_{L-lim} correspondiente de 0,23 y un valor práctico de 0,15 habida cuenta de los intervalos de confianza.

La figura 13 ilustra, a modo de ejemplo, este segundo método de la invención para calibrar el correspondiente dispositivo 1: los dos envases con revestimientos distintos E_{1} y E_{2} por una parte se someten al correspondiente proceso industrial para dar envases "deteriorados" con valores de GRD de E_{I1} y E_{I2} representados en el eje de las abscisas que valen respectivamente 0,38 para I_{I1} y 0,26 para I_{I2}, y por otra parte se ensayan con el correspondiente dispositivo 1 de laboratorio para dar envases "deteriorados" con valores de GRD de E_{L1} y E_{L2} representados en el eje de las ordenadas que valen respectivamente 0,11 para I_{L1} y 0,045 para I_{L2}. Durante el ensayo del primer producto E_{1}los parámetros del procedimiento y del correspondiente dispositivo se ajustan y se fijan, de una vez por todas para un determinado proceso industrial, como para obtener un valor I_{L1} de GRD de 0,11, valor elegido a aproximadamente 0,3 vez I_{11}, de modo que los parámetros sean discriminantes para distinguir los mejores revestimientos entre los buenos y no para distinguir los menos malos entre los peores.

El segundo envase E_{2} así como todas las muestras relativas a este mismo proceso industrial se ensayan después con estos mismos parámetros.

Habida cuenta de las exigencias de calidad requeridas, se definió un valor límite I_{I-lim} por debajo del que las tapas procedentes del correspondiente proceso industrial presentan un deterioro inaceptable, al menos en el caso de las tapas de color, y no se pueden comercializar. A este valor límite de GRD, igual a 0,60, corresponde, habida cuenta de la recta de correlación 8 que pasa por los dos puntos E_{1} y E_{2} del diagrama de la figura 13, un valor límite teórico I_{L-lim} de 0,23 para las mediciones efectuadas con el correspondiente dispositivo 1.

Este valor es teórico en la medida en que la pendiente de la recta de correlación presenta una amplia incertidumbre habida cuenta de que se basa en solamente dos puntos. Así, habida cuenta de los intervalos de confianza y para no apartar, durante mediciones de laboratorio en un solo ensayo, productos eventualmente buenos en la línea industrial, el valor límite práctico I_{L-lim} para probar un producto a escala industrial se fijó en 0,15.

Las condiciones de ensayos que conducen a estos valores de GRD se indican en particular en los ejemplos de realización.

Así, partiendo de dos diferentes envases procedentes del correspondiente proceso industrial, es decir dos tipos de piezas en bruto que difieren en cuanto al correspondiente revestimiento en lo que se refiere al criterio de deterioro, se puede establecer una correlación entre proceso industrial y laboratorio para cualquier envase ensayado.

Claro está que el presente método no limita el número de ensayos industriales de referencia: el hecho de aumentar este número más allá de dos no ofrece ninguna ventaja en materia de precisión predictiva del método y al contrario hace perder un poco de su rapidez y sencillez que forman parte de sus objetivos.

Según otro objeto de la invención, en el método según la invención y en lo que se refiere a la utilización del correspondiente dispositivo 1 de laboratorio, el correspondiente envase E_{O}, o los correspondientes envases E_{1} y E_{2}, se pueden sustituir por los materiales iniciales correspondientes, aplicándose entonces el correspondiente medio de deterioro no en un envase, sino en el revestimiento 41 de la correspondiente banda metálica 4 destinada a formar el correspondiente envase metálico, así la muestra destinada a pruebas tiene la forma de un disco plano, como para tener una libre rotación axial durante la realización del correspondiente dispositivo.

En el método según la invención los GRD se miden sea gracias a una relación longitud de pista o corona no deteriorada 521 por longitud total de pista o de corona, sea gracias a una relación superficie no deteriorada por superficie total considerada, una parte deteriorada siendo una parte de envase en la que la correspondiente capa metálica se dejó al descubierto debido al correspondiente deterioro, la correspondiente longitud total de pista o de corona corresponde típicamente al reborde circular de un cuerpo de lata 30, 32, 33 de una tapa 5 o de una lata engastada 32, 33.

Una parte deteriorada siendo una parte de envase en la que la correspondiente capa metálica se dejó al descubierto debido al correspondiente deterioro, la correspondiente longitud total de pista o de corona 52, 312 correspondiendo típicamente al reborde circular de un cuerpo de lata 30, 32, 33 de una tapa 5, o de una lata engastada 32, 33, los grados de resistencia al deterioro (GRD) utilizados en los métodos anteriores se miden de la siguiente manera: en el perímetro definido por la pista de desgaste, se cuentan las zonas de barniz intactas.

En las zonas intactas se toman en cuenta las zonas de una longitud superior a 0,5 mm que no presentan ninguna anomalía de tamaño superior a 0,5 mm.

Se consideran como anomalías de tamaño superior a 0,5 mm:

- las zonas de aparición continua de metal, de más de 0,5 mm,

- las zonas de más de 0,5 mm constituidas por zonas de aparición del metal cuyo tamaño está comprendido entre 0,2 y 0,5 mm y separadas por menos de 0,5 mm.

El GRD se calcula relacionando la acumulación de las longitudes de zonas de barniz intactas con el perímetro total de la pista de desgaste. Aquí, cuando se hable de longitud de una zona se hace referencia a su longitud de arco o longitud curvilínea.

Las figuras 17-1 a 17-3 ilustran la manera elegida para evaluar el GRD.

Así la fracción de pista no deteriorada 521 se puede evaluar manualmente gracias a una medición de longitud curvilínea o de ángulo, como se ilustra en las figuras 8 y 8a. Para esta evaluación se podrían contemplar otros métodos, típicamente el análisis de imágenes. Sólo importa que se aplique la misma "regla de juego" en cualquier circunstancia. La regla elegida y arriba indicada conduce a los valores de GRD de 0,46 y de 0,07 en lo que se refiere respectivamente a las figuras 8 y 8a.

Ventajosamente el método se puede aplicar a tapas 5 que comprenden un revestimiento exterior de color o no 41 caracterizadas por lo que presentan un grado IL de resistencia al deterioro GRD medido con el dispositivo de laboratorio en las condiciones arriba mencionadas de por lo menos 0,15. Basándose en todos los ensayos realizados a la vez en laboratorio y en línea industrial, como se representa en la figura 13, se observa que casi todos los productos que presentan un valor de I_{L} superior a 0,15 presentan un valor de I_{I} superior a 0,6.

Preferentemente las correspondientes tapas 5 presentan un grado I_{L} de por lo menos 0,20 o, para los casos más exigentes, un grado IL superior a 0,25. En tal caso la mayor parte de las tapas presenta un valor de I_{I} superior a 0,70.

Es de notar que también se pueden procurar obtener tapas sin color con un alto GRD, en particular en el caso en el que el revestimiento no debe deteriorarse, independientemente de cualquier consideración de aspecto visual.

Según la invención el correspondiente revestimiento exterior 41 puede comprender una materia colorante con un índice ponderal T (índice ponderal en revestimiento o barniz seco) en forma sea de una carga pigmentaria 410 de 0,5 a 10% en peso de materia seca, sea de un colorante con un índice comprendido entre 0,2 y 5% en peso, sea de una mezcla de carga pigmentaria y de colorante.

En la aplicación a tapas según la invención, el correspondiente revestimiento tiene un gramaje G comprendido entre 5 y 15 g/m^{2} y preferentemente un gramaje que va de 8 a 12 g/m^{2} y puede contener un índice ponderal de pigmento T comprendido entre 1 y 10%, ventajosamente la relación G/T es por lo menos igual a 1.

Así, para obtener una fuerza colorante suficiente, puede resultar necesario aumentar simultáneamente G y T para que la relación G/T conserve un valor suficientemente alto. En efecto se observó que una relación G/T demasiado baja aumenta los riesgos de deterioro.

A raíz de los ensayos realizados y como resalta de los ejemplos, la solicitante observó la influencia del gramaje del barniz: más alto es, en igualdad de circunstancias, y más altos son los valores de GRD obtenidos.

El límite superior de 15 g/m^{2} es un límite práctico más allá del que el revestimiento es demasiado costoso, sea por culpa del coste directo de la materia que constituye el correspondiente revestimiento, sea por culpa del coste de fabricación, porque la obtención de un revestimiento de alto gramaje puede exigir varias pasadas de la banda o del formato metálico por la línea de revestimiento o de barnizado.

En la aplicación a tapas 5 según la invención, el correspondiente revestimiento exterior de color 41 puede comprender un componente termoplástico, en particular PVC. Puede ser un barniz organosol vinílico con un gramaje G que va de 5 a 15 g/m^{2}, o un barniz bicapa con una subcapa 411 coloreada por barniz epoxy fenólico con un gramaje G de 2 a 7 g/m^{2} y una capa externa 412 de barniz organosol vinílico con un gramaje G de 3 a 8 g/m^{2} y preferentemente incolora.

También se puede utilizar, a modo de revestimiento exterior 41, un barniz epoxy vinílico con un alto gramaje G, típicamente de 8 a 12 g/m^{2}.

También se observaron interacciones entre pigmento y revestimiento: un mismo revestimiento no será necesariamente "bueno" o "malo" para todas las materias colorantes, incluso si algunos tipos de revestimientos, los que comprenden un componente termoplástico, son más bien favorables.

El método también se puede aplicar a una banda metálica 4 que comprende un revestimiento externo 41 de color o no que sirve para fabricar las tapas de color o no 5, el correspondiente revestimiento 41 se elige según el método según la invención y con ayuda del dispositivo 1 según la invención.

Sin embargo el objeto de la invención no se limita a la selección de los envases de simetría axial. En efecto importa distinguir el hecho de que el dispositivo de la invención necesita que el elemento de envase o de material ensayado tenga una simetría axial, con el fin de tener una libre rotación axial durante el ensayo, de acuerdo con el medio c) de la reivindicación 1, puesto que el dispositivo según la invención se puede utilizar para resolver todos los problemas de deterioros de revestimientos observados durante procesos industriales, cualquiera que sea su origen o cualquiera que sea la forma de los envases.

Sencillamente la selección de un revestimiento con ayuda del correspondiente dispositivo tiene que hacerse en un objeto destinado a ensayos que tenga una simetría axial.

Así la invención también se aplica a la puesta a punto de un revestimiento de banda metálica para latas o tapas de forma o cualquier otro tipo de envase.

La invención también se puede aplicar a la puesta a punto de cualquier revestimiento de soporte o sustrato metálico, en otros ámbitos que el del presente envase, en particular a la puesta a punto de chapas lacadas para formar elementos de decoración o de protección, que sea en el ámbito de la construcción o de los transportes y de la carrocería automóvil por ejemplo.

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Ejemplos de realización I - Dispositivo utilizado según la invención

El dispositivo 1 según la invención que se puso a punto y se utilizó, se representa en las figuras 9-1 a 9-40 y en las figuras 10 a 12.

El correspondiente dispositivo 1 comprende:

* una mesa vibradora 10 de marca RETSCH®, tipo VIBRO®, con índices de vibración o eficacia ajustables de 0 a 100% por variación de la amplitud de vibración, la frecuencia es constante a 50 Hz,

* un tubo guía 13 de PVC de 60 mm de alto, 60 mm de diámetro interior, de 6,2 mm de espesor, fijado en la correspondiente mesa,

* una herramienta de deterioro 2 que comprende una corona 20 provista de 15 dientes 23 igualmente espaciados angularmente y de peso igual a 139 g, la correspondiente fracción igual a la fracción de longitud de circunferencia en la que se encuentran dientes siendo igual a 0,25, una varilla axial 21 de 36 mm de alto provista de un contrapeso 22, constituida por n = 3 arandelas de acero 220, cada una de 41 g, siendo el peso total de la correspondiente herramienta 2 de 262 g. Las figuras 9-1 a 9-40 y 12 esquematizan el montaje del correspondiente dispositivo como arriba mencionado.

Las figuras 10 y 11 son representaciones, con las medidas exactas, de la correspondiente corona 20 que permiten fabricarla por mecanizado.

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II - Procedimiento utilizado

Como ya mencionado, se seleccionaron los siguientes parámetros:

-

índice de vibración o eficacia de la mesa vibradora: 60%

Véase en la figura 16-1 la influencia del índice de vibración sobre el GRD.

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-

duración de cada ensayo: 3 minutos

Véase en la figura 16-2 la influencia de la duración del ensayo sobre el GRD.

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-

número de arandelas de acero: 3/masa total de la correspondiente herramienta 2: 262 g

Véase en la figura 16-3 la influencia de la masa de la herramienta de deterioro 2 sobre el GRD.

Los dos parámetros "índice de vibración" y "masa de la herramienta 2" constituyen los dos componentes de la correspondiente intensidad relativa a la acción del correspondiente medio de deterioro.

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III - Elementos de envases ensayados: piezas en bruto de tapas

Las piezas en bruto de tapas son piezas en bruto de tapas estándar de latas de bebidas llamadas "202" de diámetro exterior igual a 59,5 mm, fabricadas en una prensa para pieza en bruto estándar a partir de una banda de metal barnizada.

Para obtener la banda de metal barnizado, se barnizó, sea con barnices comerciales, sea con barnices especialmente formulados en el marco de ensayos efectuados para la presente invención, una banda de aleación de aluminio 5182 de 0,224 mm de espesor, por lo menos en una cara, en una línea industrial de barnizado o en una línea piloto de barnizado para los ensayos de laboratorio, en condiciones de cocción estándar, con equivalencia entre cocción en línea industrial y en línea piloto.

Típicamente los barnices pigmentados se obtienen de manera bien conocida por los fabricantes de tintas y pinturas, por incorporación y dispersión de un pigmento en forma de polvo en un barniz líquido con ayuda de un medio de dispersión, típicamente un triturador de 3 cilindros, también llamado "tricilindro".

Además, con el fin de encontrar formulaciones de barniz de color que presenten un alto valor de GRD, se realizaron numerosos ensayos utilizando el dispositivo según el ejemplo, para encontrar la influencia de los diferentes parámetros que, además de la naturaleza del barniz, pueden intervenir en las formulaciones (espesor de barniz, carga pigmentaria de los barnices, naturaleza del pigmento,...) o la aplicación del barniz, en particular las condiciones de cocción (tiempo, temperatura).

Así la solicitante observó que el gramaje del barniz es un factor de primer orden, porque un alto gramaje (típicamente más allá de 8-10 g/m^{2}) conduce a mejores resultados de resistencia al deterioro. Pero justamente la invención permite evitar la utilización de gramajes demasiado altos, por lo tanto de capas gruesas de barniz, lo que por lo menos constituye un ahorro de materia.

Además se observó que la resistencia al deterioro también varía con la carga de materia colorante (colorante o pigmento): en el caso de capas gruesas de barniz, la resistencia disminuye al aumentar la carga de materia colorante.

Así los parámetros que definen un revestimiento (barniz pigmentado) son:

- la naturaleza del barniz y/o la referencia comercial del barniz,

- la naturaleza o color del pigmento y el índice ponderal de pigmento en el barniz de color (porcentaje de la carga pigmentaria en el barniz de color seco) cuando se conocen, como en el caso de los ensayos de laboratorio efectuados por la propia solicitante,

- el gramaje de barniz de color.

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IV - Resultados de GRD según el revestimiento A) Ensayos de correlación según la invención

En un primer tiempo se estableció, a partir de piezas en bruto de tapas de color o no, una correlación entre las mediciones de GRD efectuadas en una línea industrial (I_{I}) y con el dispositivo de laboratorio según la invención (I_{L}):

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100

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Estos dos puntos E_{1} y E_{2} permiten trazar una recta 8 llamada de correlación o de calibración (véase la figura 13) que da una indicación sobre la relación entre los valores de I_{L} y de I_{I}. Entonces esta recta 8, sólo definida por dos puntos E_{1} y E_{2}, no es una "verdadera" recta de correlación o de regresión, en el sentido en el que se entiende en estadísticas, entre un conjunto de valores de GRD en una línea industrial y con el dispositivo según la invención.

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Se completó esta correlación con los siguientes ensayos:

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101

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Estos 6 ensayos complementarios vienen a confirmar la correspondiente correlación, habida cuenta de la desviación típica en los valores de I_{L} e I_{I} que varía de 0,03 a 0,06 entre los valores bajos y los valores medios de GRD.

En la figura 13 se representó la recta de correlación 8' calculada en base a los 6 ensayos anteriores y a los dos ensayos E_{L} y E_{2}. Su coeficiente de correlación r vale 0,83, lo que corresponde a una correlación muy significativa.

En base a esta recta de correlación 8' es posible concluir que un grado de GRD de aproximadamente 0,35 medido con el dispositivo de laboratorio conduce a un grado de GRD de 1 en una línea industrial.

B) Selección de revestimientos en laboratorio y ensayos industriales

En un segundo tiempo se ensayó, con el dispositivo de laboratorio según la invención, toda una serie de barnices de color o no, en la que "O-V" representa un barniz organosol vinílico, y se seleccionaron los siguientes barnices de grado IL por lo menos igual a 0,15. En el siguiente cuadro se representaron los valores correspondientes de II medidos en las tapas ensayadas en una línea de producción:

103

También podría ser ventajoso utilizar el ensayo 19, que conduce a un I_{L} de 0,30, para calibrar el dispositivo y el método según la invención, como complemento de los puntos E_{1} y E_{2} situados a valores más bajos de GRD.

Como ya se indicó los parámetros operativos del dispositivo de laboratorio se seleccionaron como para ser más apremiantes en el ensayo de laboratorio, con el fin de obtener una discriminación entre barnices en un campo en el que ya presentan un cierto grado de eficacia, siendo el objetivo distinguir los "mejores" barnices entre los "buenos" y no los "malos" entre los "peores". Por consiguiente se observa un efecto de compresión de los altos valores de I_{I} (ensayos 20 y 21).

En la figura 13 se representó la nueva recta de correlación 8'' calculada en el conjunto de los puntos del diagrama de la figura 13, excepto los puntos 20 y 21 que no son significativos habida cuenta del efecto de compresión de I_{I} para estos puntos.

El coeficiente de correlación r vale 0,89, lo que corresponde, habida cuenta del número de puntos, a una correlación muy significativa. Es probable que la correlación sería mejor aún si se había sustituido cada resultado por una media de 4 resultados, habida cuenta de las desviaciones típicas. Con una sola medición, para I = 0,33, a modo indicativo, se obtiene I = 0,38 +/-0,08, con una probabilidad de un 95%.

En conclusión este conjunto de resultados, por una parte, viene a validar el método propuesto para medir un grado de resistencia al deterioro y, por otra parte, habiéndose validado el método de una vez por todas, permite seleccionar rápidamente y de manera poco costosa barnices de color o no para tapas u otros envases que satisfacen las exigencias deseadas en lo que se refiere a la resistencia al deterioro.

Es de notar qué cercanas son las tres rectas de la figura 13, la recta 8 formada a partir de 2 puntos (= 2 ensayos), la recta 8' de regresión formada a partir de 8 (2+6) puntos o ensayos, y la recta 8'' de regresión formada a partir de 22 puntos o ensayos (2+6+14).

Estos ensayos y estos resultados muestran:

- por una parte, la influencia del gramaje del barniz: véase por ejemplo los ensayos 20 a 22.

Este gramaje tiene que ser superior a los 5 g/m^{2}, y preferentemente tiene que ir de 8 a 12 g/m^{2}. Más allá de 12 g/m^{2}, los costes de materia y de fabricación tienden a ser demasiado elevados, porque el barnizado se tendrá que realizar en varias pasadas habida cuenta del espesor final del barniz. Preferentemente el gramaje utilizado será el gramaje más alto que pueda obtenerse en una sola pasada, este gramaje límite puede variar según la naturaleza de los barnices.

- por otra parte, la influencia de la naturaleza del barniz, el barniz preferente siendo un barniz organosol vinílico, conocido por comprender una parte de materia termoplástica.

- por último, la influencia del índice ponderal T de pigmento en el barniz seco: más alto es, más bajo es el valor del GRD, porque un barniz no pigmentado no tiene un GRD superior a un barniz pigmentado. Además estos ensayos, así como otros ensayos complementarios, mostraron que era ventajoso obtener siempre G > T, G siendo el gramaje del barniz de color.

Preferentemente las tapas de color según la invención comprenden la combinación de los siguientes medios: a) el revestimiento es a base de barniz organosol vinílico (O-V) o comprende una capa externa incolora de 0-V, la capa interior siendo de epoxy de color, b) el gramaje G va de 8 a 12 g/m^{2} y c) la relación G/T es de por lo menos 1.

V - Ensayos de correlación según el estado de la técnica

Estos ensayos se realizaron, con ayuda de métodos de caracterización o de control conocidos, en muestras de metal barnizado pigmentado o no que sirvieron para fabricar las piezas en bruto anteriormente ensayadas según la invención.

Como se ilustra en las figuras 3 a 5, no existe ninguna correlación entre los valores de GRD medidos al concluirse el correspondiente proceso industrial para diferentes revestimientos ensayados, y los tres tipos de caracterización inicialmente ensayados por la solicitante.

En lo que se refiere al ensayo de dureza al lápiz (véase la figura 3), se nota que los 4 barnices ensayados tienen la misma dureza al lápiz, mientras que los valores de GRD pueden ir hasta triplicarse.

En lo que se refiere al ensayo Taber® (véase la figura 4) se nota que no existe ninguna correlación entre los valores de GRD y la pérdida de peso para los 5 barnices ensayados, puesto que por ejemplo se encuentra casi un mismo valor de GRD para los valores extremos de pérdida de peso. Los ensayos se realizaron con ruedas abrasivas CS 10, como se menciona en la norma ASTM D 4060.

En lo que se refiere al ensayo de microranura (véase la figura 5) es posible que en tal caso haya una pequeña correlación entre la distancia DA y el GRD, pero esta correlación, si existe, es demasiado pequeña para presentar un cualquier interés predictivo de la resistencia al deterioro de un determinado revestimiento.

La solicitante también intentó, sin más éxito, el método llamado de trama, según la norma ISO 2409 o ASTM D 3359, en el que, a partir de una muestra de metal barnizado, se realiza un corte en cuadrados (líneas paralelas cortadas), se aplica una cinta adhesiva y, después de haber despegado la cinta adhesiva, se examina la cantidad de barniz despegado por la correspondiente cinta adhesiva.

VI - Conclusión general

Por una parte la solicitante puso a punto, habida cuenta de la ineficacia de los medios conocidos, un dispositivo y un método de medición de GRD, y mostró que los resultados obtenidos en laboratorio, gracias a un ensayo rápido y poco costoso, presentaban una correlación con los resultados obtenidos en líneas industriales.

Por otra parte la solicitante encontró las condiciones experimentales que permitían obtener altos valores de GRD en el caso de las tapas para latas de bebidas.

Así el dispositivo y el método propuestos para medir un GRD permiten seleccionar, rápidamente y a bajo coste, barnices de color o no para tapas u otros envases, o cualquier otro soporte metálico revestido o barnizado, que satisfacen las exigencias deseadas en lo que se refiere a la resistencia al deterioro.

Ventajas de la invención

La invención constituye una enseñanza técnica preciosa, en particular para el fabricante de envases metálicos y también en otros campos u oficios en los que se plantean los mismos problemas de deterioro (automóvil, construcción...) en la medida en que, con ayuda de un dispositivo de laboratorio poco costoso, ésta permite estudiar y seleccionar, rápidamente y a bajo coste, como se demostró en el caso de la búsqueda de tapas de color, los revestimientos más aptos para cumplir las exigencias impuestas por el conjunto de los procesos industriales, a lo largo de toda la cadena que va de los materiales iniciales hasta el cliente final.

Así el dispositivo según la invención así como el método se pueden utilizar y adaptar al examen de cualquier soporte metálico revestido de un revestimiento susceptible de deteriorarse mecánicamente, que se trate de utensilios de metal lacado, de paredes con revestimiento en la construcción de edificios, o de carrocería automóvil por ejemplo.

En efecto los choques de origen mecánico pueden tener numerosos orígenes, en cuanto el correspondiente envase no está totalmente inmóvil con respecto a su entorno inmediato por ejemplo. Para que estos choques, que suelen ser inevitables, no provoquen un deterioro, el fabricante de soportes metálicos revestidos, y en particular el fabricante de envases, sólo puede actuar sobre el revestimiento, de ahí el gran interés práctico de la presente invención.

Además la presente invención divulga una combinación de medios (naturaleza del barniz, gramaje del barniz, relación G/T) que no sólo se aplican al caso de las tapas de color, sino a cualquier tipo de caso, en el ámbito o no del envase, en el que se plantean problemas parecidos de deterioro por choques mecánicos.

Claims (10)

1. Dispositivo de laboratorio (1) para caracterizar la resistencia al deterioro de un revestimiento protector (41), película de plástico o barniz, de todo o parte de un envase, de un sustrato o de un elemento de envase metálico (3, 5, 30, 31, 32, 33) que comprende una capa metálica (42), destinado a reproducir el deterioro que resulta de determinados procesos industriales, típicamente debidos al apilamiento o al almacenamiento de los correspondientes envases que provocan zonas de contacto (52, 312, 301, 302, 313, 314, 321, 322, 323, 313), en forma de pistas típicamente circulares en el caso de envases con bordes circulares, y que permite medir un grado de resistencia al deterioro, GRD en abreviatura, típicamente gracias a un coeficiente de "zona no deteriorada/zona total considerada", que comprende un medio de deterioro (2) sometido a un movimiento vibratorio y medios de ajuste de la acción del correspondiente medio de deterioro, típicamente su intensidad, en particular para poder calibrar el correspondiente dispositivo con respecto al correspondiente proceso industrial, el correspondiente dispositivo se caracteriza porque el correspondiente medio de deterioro (2) comprende una corona (20) provista de dientes (23), de alta dureza superior a la de la correspondiente capa metálica, típicamente de carburo de tungsteno, y porque el correspondiente dispositivo también comprende:

a) medios vibratorios que garantizan una sucesión de choques de la correspondiente corona, en el sentido vertical, contra la correspondiente pista (52),

b) medios que garantizan que, a cada choque, la correspondiente corona sólo se aplica simultáneamente en una fracción de la correspondiente pista circular del correspondiente envase,

c) medios que garantizan la libre rotación relativa de la correspondiente corona de modo que la correspondiente corona se aplica de forma aleatoria en cualquier parte de la correspondiente pista.

2. Dispositivo según la reivindicación 1 en el que el correspondiente medio (2) y la correspondiente pista (52) quedan cada uno libres en rotación axial.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 que comprende:

a) una mesa vibradora (10), cuyos índices de vibración o eficacia se pueden modular, típicamente su amplitud, que garantiza el correspondiente movimiento vibratorio,

b) un tubo guía vertical (13) fijado a la correspondiente mesa vibradora (10), en el que puede deslizar o girar alrededor de un eje vertical sin rozamiento notable el correspondiente envase o elemento de envase metálico y, por encima de éste, el correspondiente medio o herramienta de deterioro (2),

c) una varilla axial (21) por encima de la correspondiente corona y provista de un contrapeso (22) integrado por un apilamiento de un número de arandelas de acero (220) elegido de acuerdo con la correspondiente intensidad, colocándose la correspondiente herramienta (2) en el correspondiente tubo guía (13).

4. Método de medición de un grado de resistencia al deterioro, GRD en abreviatura, típicamente gracias a un coeficiente de "zona no deteriorada/zona total considerada", con el dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, y puesto en correlación con el deterioro que resulta de un proceso industrial, en el que:

a) se suministra por lo menos un tipo de envase o de elemento de determinado envase E_{O} que se somete al correspondiente proceso industrial, con el fin de obtener un envase E_{1}cuyo revestimiento sufrió un cierto deterioro al concluirse el correspondiente proceso industrial, y en el que se mide un valor I_{I} para el GRD,

b) se somete el correspondiente envase o elemento de envase E_{O}, que comprende la correspondiente zona de contacto, al correspondiente dispositivo durante una duración y con la correspondiente intensidad elegidas como para obtener un envase modificado en laboratorio E_{L}, que presenta un deterioro cuyo valor IL medido se aproxima típicamente a 0,3.I_{I}, y fijar así, de una vez por todas para un determinado proceso industrial, condiciones operativas del correspondiente dispositivo y del correspondiente método, para obtener un grado de deterioro preferentemente superior al que se obtiene durante el correspondiente proceso industrial, y así poder evaluar la resistencia al deterioro de los correspondientes revestimientos (41) estudiados, clasificar los revestimientos por GRD y seleccionar rápidamente y al menor coste posible los revestimientos más óptimos.

5. Método según la reivindicación 4 en el que:

a) se suministran dos tipos de envases E_{1} y E_{2} que conducen, al concluirse el correspondiente proceso industrial, a valores distintos, y preferentemente espaciados uno de otro, I_{I1} e I_{I2} para el GRD, el envase E_{1} está revestido de un primer barniz de referencia y el envase E_{2} está revestido de un segundo barniz de referencia,

b) se somete uno de los envases, E_{2} por ejemplo, al correspondiente dispositivo (1) de laboratorio y se ajustan las correspondientes duración e intensidad, con el fin de obtener un valor de deterioro correspondiente I_{L2} de modo que I_{L2} sea típicamente del orden de 0,3.I_{I2},

c) determinándose y fijándose en b) los ajustes de duración e intensidad, se somete el envase E_{1} o cualquier otro envase destinado a estudios al correspondiente dispositivo y se mide el valor I_{L1} correspondiente,

d) a partir de los dos pares de valores I_{L1} y I_{I1}, I_{L2} y I_{I2}, se obtiene una recta de calibración, llamada de correlación (8), entre los valores de deterioro de los revestimientos (41) medidos en envases al concluirse un proceso industrial y al concluirse el deterioro con el correspondiente dispositivo (1), para poder calcular, habida cuenta de un valor límite I_{I-lim} reconocido por ser aceptable para el correspondiente envase al concluirse el correspondiente proceso industrial, un valor teórico correspondiente I_{L-lim} así como un valor práctico habida cuenta de los intervalos de confianza asociados a una sola medición con el correspondiente dispositivo, y seleccionar rápidamente y al menor coste posible los correspondientes revestimientos (41) susceptibles de convenir a escala industrial.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5 en el que los GRD se miden sea gracias a una relación longitud de pista o corona no deteriorada (521) por longitud total de pista o de corona, sea gracias a una relación superficie no deteriorada por superficie total considerada, una parte deteriorada siendo una parte de envase en la que la correspondiente capa metálica se dejó al descubierto debido al correspondiente deterioro, la correspondiente longitud total de pista o de corona corresponde típicamente al reborde circular de un cuerpo de lata (30, 32, 33) de una tapa (5) o de una lata engastada (32, 33).

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6 en el que:

- el correspondiente envase E_{O} es una pieza en bruto (31) de tapa redonda de una lata de bebida de 59,5 mm de diámetro, exteriormente revestida de un barniz epoxy fenólico a 4 g/m^{2} que constituye el correspondiente primer barniz de referencia,

- el correspondiente dispositivo (1) comprende:

*

una mesa vibradora (10) que funciona a 50 Hz y a amplitud variable,

*

un tubo guía (13) de PVC de 60 mm de alto, 60 mm de diámetro interior, de 6,2 mm de espesor,

*

una herramienta de deterioro (2) que comprende una corona (20) provista de 15 dientes (23) igualmente espaciados angularmente y de peso igual a 139 g, la correspondiente fracción igual a la fracción de longitud de circunferencia en la que se encuentran dientes siendo igual a un 25 una varilla axial (21) de 36 mm de alto provista de un contrapeso (22), constituida por n arandelas de acero (220), cada una con un peso unitario igual a 41 g,

- se elige n igual a 3, el peso de la correspondiente herramienta siendo pues de 262 g, la correspondiente duración se fija en 3 min. y el coeficiente de vibración o de eficacia de la correspondiente mesa vibradora se ajusta en un 60%, fijándose estos parámetros operativos para obtener un valor IL de 0, 11, del orden de 0,3.I_{I}, de modo que el deterioro con el dispositivo de laboratorio sea superior al deterioro durante el proceso industrial y que la transposición de una selección de los revestimientos (41), del laboratorio al proceso industrial, sea aún más fiable, el correspondiente proceso siendo típicamente el transporte de las piezas en bruto (31) de tapas por toda la línea de producción de tapas que conduce típicamente a un valor I_{I} de 0,38.

8. Método según las reivindicaciones 5 y 7 en el que:

- los correspondientes envases E_{1} y E_{2} son piezas en bruto (31) de tapas de latas de bebidas, el envase E_{1} está exteriormente revestido de un barniz epoxy fenólico a 4 g/m^{2} que constituye el correspondiente primer barniz de referencia, el envase E_{2} está exteriormente revestido de un barniz de misma naturaleza y a 4 g/m^{2}, con un pigmento naranja, que constituye el correspondiente segundo barniz de referencia,

- siendo iguales los correspondientes parámetros operativos, el valor de GRD I_{L2} relativo al envase E_{2} se determina con el correspondiente dispositivo y es igual a 0,045,

- se miden los valores correspondientes de I_{I1} e I_{I2} en los correspondientes envases E_{1} y E_{2} procedentes del correspondiente proceso industrial, valores respectivamente iguales a 0,38 y 0,26,

- evaluándose a 0,60 el correspondiente valor límite I_{I-lim}, se determina, en base a la correspondiente recta de calibración o de correlación (8), dicho valor límite teórico E_{L-lim} correspondiente de 0,23 y un valor E_{L-lim} práctico de 0,15 habida cuenta de los intervalos de confianza.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8 en el que el correspondiente envase E_{O}, o los correspondientes envases E_{1} y E_{2}, se sustituyen, en lo que se refiere a la utilización del correspondiente dispositivo (1) de laboratorio, por los materiales iniciales correspondientes, aplicándose entonces el correspondiente medio de deterioro no en un envase, sino en el revestimiento (41) de la correspondiente banda metálica (4) destinada a formar el correspondiente envase metálico.

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10. Utilización del dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para la caracterización de cualquier revestimiento de soporte metálico, en otros ámbitos que el del presente envase, en particular para la puesta a punto de chapas lacadas para formar elementos de decoración o de protección, que sea en el ámbito de la construcción o de los transportes y de la carrocería automóvil por ejemplo.