FR2519939A1 - COATED METALLIC CONTAINER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents

COATED METALLIC CONTAINER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME Download PDF

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FR2519939A1
FR2519939A1 FR8300585A FR8300585A FR2519939A1 FR 2519939 A1 FR2519939 A1 FR 2519939A1 FR 8300585 A FR8300585 A FR 8300585A FR 8300585 A FR8300585 A FR 8300585A FR 2519939 A1 FR2519939 A1 FR 2519939A1
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container
lubricant
stamping
resin
epoxy
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FR8300585A
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French (fr)
Inventor
Adelaida L Carbo
Raymond H Good
Richard J Karas
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Primerica Inc
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American Can Co
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/14Linings or internal coatings

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN RECIPIENT METALLIQUE COMPRENANT UN CORPS SANS SOUDURE ET UNE PAROI DE FOND FAISANT PARTIE INTEGRANTE DE CELUI-CI ET COMPORTANT AU MOINS SUR SA SURFACE INTERNE UN REVETEMENT PROTECTEUR QUI EST LE PRODUIT DE REACTION D'UN ESTER D'ACIDE CITRIQUE UTILISE COMME LUBRIFIANT POUR LE FORMAGE DU RECIPIENT ET D'UNE RESINE SYNTHETIQUE APPLIQUEE ULTERIEUREMENT. APPLICATION AU DOMAINE DES PRODUITS ALIMENTAIRES.THE INVENTION CONCERNS A METAL CONTAINER INCLUDING A SEAMLESS BODY AND A BOTTOM WALL FORMING AN INTEGRAL PART OF THE SAME AND INCLUDING AT LEAST ON ITS INTERNAL SURFACE A PROTECTIVE COATING WHICH IS THE REACTION PRODUCT OF AN ESTER OF CITRIC ACID USED. AS A LUBRICANT FOR THE FORMING OF THE CONTAINER AND OF A SYNTHETIC RESIN APPLIED SUBSEQUENTLY. APPLICATION TO THE FIELD OF FOOD PRODUCTS.

Description

La présente invention concerne un récipient métal-The present invention relates to a metal container

lique revêtu et son procédé de fabrication.  coated layer and its manufacturing process.

Le récipient pour produits alimentaires en feuille de métal et en trois pièces bien connu est en train d'être rapidement supplanté par un récipient en deux pièces comportant un corps sans soudure avec une paroi de fond faisant partie intégrante du corps et l'autre paroi de fond étant fixée au corps à l'aide d'un sertissage double après remplissage du  The well-known metal sheet and three-piece food container is being rapidly supplanted by a two-piece container having a seamless body with a bottom wall integral with the body and the other wall of the body. bottom being attached to the body with a double crimp after filling the

récipient Ces récipients pour bière et boissons non alcoo-  These containers for beer and non-alcoholic beverages

lisées sont réalisés par le procédé d'emboutissage et d'étirage, alors que les récipients pour fruits et légumes qui exigent une paroi latérale plus épaisse et plus robuste commencent à être fabriqués par un procédé plus nouveau, connu sous le  They are made by the drawing and drawing process, while the fruit and vegetable containers that require a thicker and more robust sidewall start to be manufactured by a newer process known as

nom d'emboutissage/réemboutissage.name stamping / re-stamping.

Bien que la production de récipients en feuille  Although the production of sheet containers

de métal à l'aide d'emboutissages multiples ne soit pas nou-  of metal using multiple stampings is not new.

velle, le procédé d'emboutissage/rêemboutissage est un perfec-  the process of stamping / re-stamping is a perfect

tionnement par rapport au procédé d'emboutissage plus ancien en ce sens qu'il est réalisé à des vitesses plus élevées avec  compared to the older stamping process in that it is performed at higher speeds with

des rapports d'emboutissage plus grands à chaque stade d'embou-  larger stamping ratios at each stage of stamping

tissage L'obtention de ce taux de productivité plus élevé exige des machines spéciales et, entre autres, des lubrifiants spéciaux pour le travail du métal et, pour maintenir ce taux  weaving Achieving this higher rate of productivity requires special machines and, among other things, special lubricants for metal working and, to maintain this rate

de productivité plus élevé, les phases de traitement ulté-  productivity, the subsequent processing phases

rieures du récipient formé doivent également avoir lieu à  the container formed must also take place at

vitesse élevée ou si possible être supprimées.  speed or if possible be removed.

Le brevet U S 4 287 741 décrit une classe d'esters d'acide citrique qui sont efficaces comme lubrifiants dans le procédé d'emboutissage et d'étirage La Demanderesse a  U.S. Patent 4,287,741 discloses a class of citric acid esters which are effective as lubricants in the drawing and drawing process.

trouvé que les mêmes esters d'acide citrique sont des lubri-  found that the same citric acid esters are lubricants

fiants efficaces dans le procédé d'emboutissage/réemboutissage  effective fuels in the stamping / re-pressing process

décrit en liaison avec la présente invention.  described in connection with the present invention.

La présente invention met en jeu la découverte que les esters d'acide citrique décrits dans le brevet U S. 4 287 741 agissent non seulement comme lubrifiants efficaces  The present invention involves the discovery that the citric acid esters disclosed in U.S. Patent 4,287,741 act not only as effective lubricants

lors de l'emboutissage et du réemboutissage d'un produit métal-  when stamping and re-stamping a metal product

lique ferreux pour former un récipient mais que ces lubrifiants à la différence des lubrifiants pour le travail des métaux utilisés jusqu'ici, n'ont pas besoin d'être éliminés de la surface du récipient formé mais peuvent être rendus aptes à  However, these lubricants, unlike the metalworking lubricants used heretofore, do not need to be removed from the surface of the formed container but can be made suitable for the purpose of forming a container.

réagir avec une couche de finition à base de résine synthé-  react with a synthetic resin-based topcoat

tique appliquée ultérieurement par chauffage pour former  subsequently applied by heating to form

une couche-barrière durcie sur la surface interne du réci-  a hardened barrier layer on the inner surface of the container

pient. Les esters d'acide citrique utiles dans la présente invention sont décrits dans le brevet U S 4 287 741, ladite  tainer. The citric acid esters useful in the present invention are described in U.S. Patent 4,287,741,

description étant mentionnée ici à titre de référence Ce  description being mentioned here for reference

brevet '741 donne la formule développée suivante pour ces esters:  The '741 patent gives the following structural formula for these esters:

R 4 R 2R 4 R 2

Ré IH 2 _ o a 3Re IH 2 _ o a 3

CH 2-_ - -R 3CH 2-_ - -R 3

dans laquelle R 1 R 2 et R 3 sont choisis dans le groupecom-  wherein R 1 R 2 and R 3 are selected from the group

prenant l'hydrogène et des résidus alcooliques renfermant  taking hydrogen and alcoholic residues containing

1 à 10 atomes de carbone, R 4 est choisi dans le groupe com-  1 to 10 carbon atoms, R 4 is selected from the group

prenant 1 ' hydrogène et en des radicaux acide carboxylique comptant 1 à 10 atomes de carbone et au moins un des éléments  taking hydrogen and carboxylic acid radicals having 1 to 10 carbon atoms and at least one of the elements

R 1, R 2 et R 3 est un résidu alcoolique.  R 1, R 2 and R 3 is an alcoholic residue.

La demanderesse a trouvé' que le procédé de la pré-  The Applicant has found that the method of the present invention

sento invention s'applique également à un métal ferreux étamé et à de l'acier en feuille à faible teneur en carbone, exempt d'étain Bien que le fer étamé courant de la technique antérieure mentionné en colonne 2, lignes 50 à 56 du brevet U.S 4 287 741 soit utilisable dans la présente invention,  The present invention also applies to a tin-free ferrous metal and tin-free sheet steel, free of tin. Although the common tin-plated iron of the prior art mentioned in column 2, lines 50 to 56 of the patent US 4,287,741 may be used in the present invention,

on préfère le fer blane mat non refondu décrit dans le bre-  non-blended matt white iron described in the patent application

vet U S 3 360 157 pour les raisons exposées dans ce brevet  vet U S 3 360 157 for the reasons set forth in this patent

3 360 157 en ce qui concerne le procédé d'emboutissage et d'éti-  3 360 157 with regard to the stamping and labeling process

rage pour la fabrication de récipients Le poids d'étain sur la base de l'acier comme métal peut varier de 45 r 4 à 454 g  rage for the manufacture of containers The weight of tin on the basis of steel as metal may vary from 45 r 4 to 454 g

par botte.by boot.

L'acier exempt d'étain préféré a subi un traite-  The preferred tin-free steel has been treated

ment de surface par chromage Bien qu'il se trouve en-  Although it is

core sous forme d'une feuille plane avant son formage en un récipient, une couche de fond à base de résine synthétique  core in the form of a flat sheet prior to forming into a container, a primer layer based on synthetic resin

est appliquée et adhère à cette surface traitée Les composi-  is applied and adheres to this treated surface.

tions les plus courantes pour l'application en tantque couche de fond sont celles contenant une résine époxy, une résine vinylique ou une résine de polyester.  The most common applications for the primer application are those containing an epoxy resin, a vinyl resin or a polyester resin.

L'acier exempt d'étain préféré pour une utili-  The tin-free steel preferred for use in

sation dans la présente invention est de l'acier coulé en continu, calmé à l'aluminium avec un traitement de surface à base de chrome/oxyde de chrome La teneur en chrome dans l'oxyde est d'environ 5,38 à 21,5 mg par m 2 et le chrome métallique intervient a raison d'environ 32,3 g a 420 mg par m 2 Le matériau décrit est connu dans ce domaine sous le nom de TFS- CT, abréviation désignant un acier sans étain de type chrome Le traitement est décrit dans un article publié dans le Journal of Electrochemical Society, vol 116, nô 9, pages  In the present invention, the steel is cast continuously, aluminum quenched with a chromium / chromium oxide surface treatment. The chromium content in the oxide is about 5.38 to 21, 5 mg per m 2 and the metallic chromium occurs at a rate of about 32.3 ga 420 mg per m 2 The material described is known in this field under the name TFS-CT, abbreviation for a chromium-free tin-free steel. treatment is described in an article published in the Journal of Electrochemical Society, vol 116, no 9, pages

1299-1305.1299-1305.

Le fer blanc préféré possède la même composition d'acier que ci-dessus et, dans l'usine métallurgique, de l'étain est appliqué de façon bien connue sur sa surface par voie électrolytique en diverses quantités, par exemple 113,5 g par boite de base Ainsi, qu'il a été mentionné plus haut, ce fer blanc est laissé à l'état mat, c'est-a-dire qu'il n'est pas rendu brillant par fusion, il est huilé pour empêcher la formation de rouille et enroulé en bobine pour  The preferred tinplate has the same steel composition as above and, in the metallurgical plant, tin is applied in a well-known manner to its surface electrolytically in various amounts, for example 113.5 g. Thus, as mentioned above, this tinplate is left in the dull state, that is to say it is not made glossy by fusion, it is oiled to prevent rust formation and coiled in coil for

le transport vers une installation de fabrication de récipients.  transport to a container manufacturing facility.

Ensuite, après réception à l'usine de fabrication de boites, l'acier sans étain reçoit par application à sa surface une couche de fond La couche préférée contient une résine époxydique à base de bisphénol A avec un équivalent en poids d'époxy de 2300 a 4000, un agent réticulant a base formaldéhyde d'urée, un catalyseur à base d'acide sulfonique et un lubrifiant interne à base de polyéthylène de point de fusion élevé Le revêtement possède un taux de solides de 28 % Des compositions a base de résine vinylique et de résine de polyester ont également été utilisées comme couches de fond Cette couche de fond appliquée sur les deux faces de l'acier peut être appliquée pendant que l'acier se trouve encore sous forme de bobine oubien l'acier peut être découpé en des feuilles et le revêtement-peut être appliqué sur les feuilles individuelles, le revêtement étant ensuite durci pour former sur l'acier exempt d'étain une couche de fond  Then, after reception at the box-making plant, the tin-free steel receives by application on its surface a primer. The preferred layer contains an epoxy resin based on bisphenol A with an equivalent weight of epoxy of 2300 a 4000, a urea formaldehyde crosslinking agent, a sulfonic acid catalyst and a high melting polyethylene based internal lubricant The coating has a solids content of 28% Resin compositions This basecoat applied to both sides of the steel can be applied while the steel is still in coil form or the steel can be cut into sheets and the coating-can be applied to the individual sheets, the coating then being cured to form on the tin-free steel a basecoat

dure et adhérente.hard and adherent.

L'ester d'acide citrique de la présente invention  The citric acid ester of the present invention

est appliqué au trempé sur les deux faces des feuilles indi-  is applied by dipping on both sides of the indi-

viduelles de l'acier sans étain muni d'une couche de base, l'ester en excès est éliminé et les feuilles sont ensuite dirigées vers une presse à découper et à former des 'coupelles, qui découpe à partir de la feuille un ou plusieurs disques circulaires de 20,18 am de diamètre et: emboutit le disque en une coupelle de 12,72 cm de diamètre et de 4,7 cm de  In the case of tin free steel with a base coat, the excess ester is removed and the sheets are then directed to a cutting press and forming cups, which cut from the sheet one or more circular discs 20.18 am in diameter and: stamps the disc into a cup 12.72 cm in diameter and 4.7 cm

hauteur de paroi latérale Au cours de deux opérations ulté-  lateral wall height During two subsequent operations

rieures, la coupelle subit successivement une réductiozn de diamètre avec allongement simultané de sa paroi latérale autrement dit un emboutissages et cette paroi latérale est en m Nre temps légèremnt amincie, c'est-àdire, d'environ 10 %de moins que le calibre initial etelleest ensuite allongée, autrement dit étirée selon la manière décrite dans le brevet U S. 3.360-157 Le diamètre final et la hauteur de la paroi la térale obtenus lors de l'emboutissage plus étirage sont respectivement de 7,77 cm et de 11,3 cm et sont réalisés en quelquea secondes Le diamètre du flan initial et les rapports bauteur/diamètre, c'est-a-dire les rapports d'emboutissage, au cours du processus de travail du métal subséquent peuvent être nodifiés en fonction de la dimension souhaitée de la boite finie Pn peut également faire varier, comme dans différents systèmes d'emboutissage/réemboutissage, le degré  The cup then successively undergoes a diameter reduction with simultaneous elongation of its lateral wall, in other words a stamping, and this side wall is in m time slightly thinned, that is to say, approximately 10% less than the initial size. andextended, that is, stretched in the manner described in U.S. Patent 3,360-157. The final diameter and the height of the lateral wall obtained during drawing and drawing are 7.77 cm and 11 respectively. 3 cm and are made in a few seconds The diameter of the initial blank and the ratios bauteur / diameter, that is to say the stamping ratios, during the process of working of the subsequent metal can be nodded according to the dimension desired of the finished box Pn can also vary, as in different systems stamping / re-stamping, the degree

d'emboutissage à chaque stade à condition que l'effet camu-  stamping at each stage provided that the camouflaged effect

latiff des emboutissages multiples produise la boite ayant la  latiff multiple stampings produce the box having the

hauteur et le diamètre recherchés.  height and diameter sought.

Il est bien évident qu'un système d'emboutissage/ réemboutissage avec étirage est un processus de travail da métal plus sévère qu'un système d'emboutissage/réemboutissage sans étirage Le lubrifiant à base d'ester de citrate de la présente  It is obvious that a drawing / re-drawing system with drawing is a more severe metal working process than a drawing / re-drawing system without drawing. The citrate ester lubricant of the present invention

invention se comporte également bien dans les deux systèmes.  The invention also behaves well in both systems.

Le composé d'acide citrique particulier utilisé dans  The particular citric acid compound used in

l'exemple ci-dessus est le citrate d'acétyl tributyle Il-  the example above is acetyl tributyl citrate II-

peut être appliqué par n'importe quel moyen approprié tel  can be applied by any appropriate means such

que revêtement au rouleau, revêtement par immersion avec éli-  roller coating, immersion coating with eli-

mination convenable de l'excédent, dép 8 t électrostatique qui assure une application précise en ce qui concerne le poids et le placement, ou bien pulvérisation à chaud à l'aide d'un appareil du type "oxy-dry", ou bien pulvérisation à froid si  suitable electrostatic discharge, which ensures precise application with regard to weight and placement, or hot spraying with an "oxy-dry" apparatus, or spraying. cold if

l'ester est dilué avec un solvant approprié.  the ester is diluted with a suitable solvent.

La quantité de lubrifiant appliquée sur la couche de fond peut varier de 107,6 à 430,5,et de préférence de 107,6 à 215,3 mg par m 2 de la surface totale, c'est-à-dire les deux  The amount of lubricant applied to the primer may vary from 107.6 to 430.5, and preferably from 107.6 to 215.3 mg per m 2 of the total area, i.e. both

faces,de la feuille introduite dans l'appareil d'emboutis-  of the sheet introduced into the stamping machine

sage/réemboutissage On a constaté que l'effet lubrifiant décroit de façon appréciable au-dessous de 107,6 mg/m 2 et, pour la plupart des opérations, une valeur de 215,3 mg/m 2 est suffisante pour réaliser des emboutissages multiples à haute vitesse  It has been found that the lubricating effect appreciably decreases below 107.6 mg / m 2 and, for most operations, a value of 215.3 mg / m 2 is sufficient to make stampings. multiple high speed

et sans difficulté à partir d'un flan plat en vue de l'ob-  and without difficulty from a flat blank in order to ob-

tention du récipient formué En raison des conditions sévères de travail du métal, à savoir les taux d'emboutissage élevés et la grande vitesse d'emboutissage plus étirage, il se dégage une chaleur importante sur les surfaces mises en forme Bien que l'on ne désire pas être lié par une quelconque théorie particulière, il est possible  Tightness of the formed container Due to the severe metal working conditions, ie high stamping rates and the high speed of drawing and drawing, considerable heat is generated on the shaped surfaces. not wish to be bound by any particular theory, it is possible

que cette chaleur produite provoque au moins une décomposi-  that this heat produced causes at least one decomposition

tion partielle du lubrifiant sur les surfaces mises en forme, li-  partial removal of the lubricant on shaped surfaces,

bérant ainsi des substances réactives telles que celles  thus promoting reactive substances such as those

comportant des groupes fonctionnels carb Qxyle ou acétyle.  having carboxy or acetyl functional groups.

Par exemple, de l'acide acétique serait libérée dans le cas du eitrate d'acétyl tributyle Ces groupes fonctionnels sont supposés se fixer d'euxrrênes sur la couche de fond et/ou  For example, acetic acid would be released in the case of acetyl tributyl eitrate These functional groups are expected to attach themselves to the basecoat and / or

être disponibles pour une réaction avec-la couche de fini-  be available for a reaction with the final

tion appliquée par-la suite.applied thereafter.

Apres achèvement de l'opérationm d'emboutissage/ré-  After completion of the stamping / stamping operation

emboutissage, le récipient est mouluré pour conférer' de la solidité aux parois latérale et de fond avant d'être dirigé  stamping, the container is molded to impart strength to the side and bottom walls before being directed

vers un dispositifpour l'application d'une couche de fini-  to a device for applying a final layer of

tion sur la surface interne du récipient Le plus couram-  on the inner surface of the container The most common

ment, ce dispositif comporte une tourelle qui fait tourne-  This device includes a turret that turns

le récipient devant un pistolet de pulvérisation animé d'un  the container in front of a spray gun animated with a

mouvement de va et vient,qui pénètre à l'intérieur du réci-  movement back and forth, which enters the interior of the

pient qui tourne suivant son axe longitudinal pendant que le pistolet de pulvérisation, à mesure qu'il se retire du corps du récipient, émet -sur 360 degrés un jet d'une solution de résine synthétique pour revêtir la totalité de la surface  which rotates along its longitudinal axis while the spray gun, as it withdraws from the container body, emits a 360 degree jet of a synthetic resin solution to coat the entire surface

interne du récipient.inside the container.

Apres la fin de l'opération de dépôt de la couche de finition, le récipient est exposé Aà une température de  After the end of the deposition operation of the finishing layer, the container is exposed to a temperature of

204,500 pendant 4 minute& en vue du durcissement et de la po-  204,500 for 4 minutes, for hardening and

lymérisation de la couche de finition A la difference des techniques de l'art antérieur qui exigent une élimination du lubrifiant pour usinage du métal avant l'application de la  In contrast to the prior art techniques which require removal of the metalworking lubricant prior to the application of the

couche de finition pour éviter une contamination et une poly-  topcoat to prevent contamination and poly-

mérisation insuffisante de la couche de finition, la tech-  insufficient completion of the finishing layer, the tech-

nique de la présente invention non seulement supprime l'étape  The present invention not only eliminates the step

fastidieuse d'élimination du lubrifiant et permet l'appli-  tedious removal of the lubricant and allows the application

cation de la couche de finition directement sur la surface'  cation of the finishing layer directly on the surface '

interne déjà lubrifiée du récipient mais favorise l'adhé-  already lubricated internal container but promotes adhesion

rence de la couche de finition à la couche de fond Sans vouloir une fois de plus être lié par une quelconque théorie particulière, on pense que les groupes réactifs libérés à partir du lubrifiant appliqué préalablement et/ou au cours de l'opération de durcissement mentionnée plus haut réagissent  No need to be bound by any particular theory again, it is believed that the reactive groups released from the previously applied lubricant and / or during the curing operation referred to above. higher react

ou s'incorporentau molns d' eux-mêmes dans la couche de fini-  or incorporate themselves into the final layer of

tion au même titre que la couche de fond en formant un mi-  same as the base layer by forming a half-layer

lieu fortenmit adhérent entre la couche de fond et la couche  Fortenmit place adherent between the bottom layer and the layer

de finition.finishing.

Le lubrifiant à base d'ester d'acide citrique et ce qui en reste après l'opération d'emboutissage/réemboutissage  The citric acid ester lubricant and what remains after the stamping / re-stamping operation

sont solubles dans des solvants organiques tels que le buta-  are soluble in organic solvents such as butadiene

nol,-le butylcellosolve, la diisobutylcétone, l'acétate de cellosolve et le Solvesso 150 C'est pourquoi, on préfère des résines pour couches de finition qui sont également solubles dans ces mêmes solvants et produisent, après un durcissement thermique, des films de résine continus inertes,  Butyl Cellosolve, Diisobutyl Ketone, Cellosolve Acetate and Solvesso 150 For this reason, resins for topcoats which are also soluble in these same solvents and produce, after thermal curing, continuous resin inert,

telles que les résines époxy et les résines acryliques.  such as epoxy resins and acrylic resins.

Les résines vinyliques sont utilisables si elles sont appli-  Vinyl resins can be used if they are

quées sur une base autre qu'une résine époxy thermodur-  on a basis other than a thermoset epoxy resin

cie L'ester d'acide citrique peut également être uti-  The citric acid ester may also be used

lisé dans des compositions de revêtement aqueuses à condition  in aqueous coating compositions provided

que le système liquide contienne un solvant pour l'ester ci-  that the liquid system contains a solvent for the ester

trique qui est miscible avec l'eau du système.  which is miscible with the water of the system.

L'évaluation des couches de finition appliquées sur  The evaluation of the finishing layers applied on

une couche de fond époxy-UP se fait par un examen de la ré-  an epoxy-UP basecoat is done through a review of the

sistance au traitement aihsi que de l'adhérence 1 iter-cou-  resistance to the treatment as well as the adhesion 1 iter-cou-

ches entre la couche de fond et la couche de finition Le tableau suivant résume les résultats de ces essais: Evaluation des couches de finition, appliquées  between the basecoat and the topcoat The following table summarizes the results of these tests: Evaluation of topcoats, applied

au pistolet sur une couche de fond de type époxy.  spray gun on an epoxy base coat.

Résistance au Adhérence inter-Resistance to International Adherence

Couche de finition traitement couches acrylique acceptée acceptée vinylique " refusée époxy-phénolique " acceptée époxy-acrylique n époxyphénolique " époxy-phénolique époxy-phénolique " époxy  Accepted epoxy-acrylic epoxy-acrylic n epoxy-phenolic epoxy-phenolic epoxy-phenolic epoxy-phenolic epoxy-phenolic topcoat

Lea systèmes de résine époxy-phénolique dans le ta-  The epoxy-phenolic resin systems in the

bleau ci-dessus diffèrent entre eux par la proportion d'époxy  above are different from each other by the proportion of epoxy

à phénollique.to phenolic.

La résistance au traitement est évaluée par remplissage du récipient avec de l'eau déionisée, suivi d'un traitement à la vapeur à 129,50 C pendant 90 minutes Après refroidissement à l'eau et abandon pendant une nuit, les boites sont vidées, ouvertes par découpage, incisées en croix et recouvertes  The resistance to treatment is evaluated by filling the container with deionized water, followed by steaming at 129.50 C for 90 minutes After cooling with water and abandoning overnight, the boxes are emptied, opened by cutting, incised in cross and covered

d'une bande adhésive pour l'essai de l'adhérence inter-  an adhesive tape for testing the adhesion between

couches. D'autres combinaisons de couche de fond/couche de finition appropriées comprennent des résines vinyliques et de polyester comme couches de fond dont des exemples sont présentés dans le tableau ciaprès: Adhérence entre couches après traitement Couche de fond Couche de finition acrylique vinylique épexy polyester acceptée acceptée acceptée vinylique " époxy " refusée " époxy " " vinylique acceptée époxy # refusée Les défaillances notées dans le tableau ci-dessus résultent d'un essai d'adhérence d'une couche de finition à base de résine vinylique thermoplastique sur une couche de fond à base de résine époxydique thermodurcissable Ces défaillances sont indépendantes du lubrifiant à base d'ester citrique de la présente invention et se seraient produites  layers. Other suitable primer / topcoat combinations include vinyl and polyester resins as primer, examples of which are shown in the table below: Adhesion between coats after treatment Primer Polyester epexy polyester acrylic topcoat accepted accepted accepted vinylic "epoxy" refused "epoxy" "vinyl accepted epoxy # refused The failures noted in the table above result from a test of adhesion of a thermoplastic vinyl resin-based topcoat to a basecoat These failures are independent of the citric ester lubricant of the present invention and would have been produced in the form of thermosetting epoxy resin.

en l'absence d'ester citrique.in the absence of citric ester.

Bien que l'invention décrite ci-dessus le soit par rapport à un acier sans étain revêtu d'une couche de base,  Although the invention described above is relative to tin-free steel coated with a base layer,

elle s'applique également à l'utilisation de fer blanc élec-  it also applies to the use of tinplate

trolytique à finition mate comme matériau métallique de départ.  trolytic with a matte finish as the starting metallic material.

Ainsi qu'il est exposé dans le brevet U S, 3 360 157, le fet blanc à finition mate et un lubrifiant liquides' agissent de  As disclosed in U.S. Patent 3,360,157, the white matt finish and a liquid lubricant act as

façon synergique l'un avec l'autre et une situation ana-  synergistic way with each other and an analogous situation

logue prévaut dans la présente invention entre l'étain mat et l'ester citrique pour augmenter le système lubrifiant au coure du procédé d'emboutissage/réemboutissage pour le  In the present invention, the use of the matt tin and the citric ester to increase the lubricant system during the drawing / re-pressing process for

formage du récipient D'autre parti, on pense selon l'hypo-  forming of the container Of other party, one thinks according to the hypo-

thèse émise plus haut que les groupes fonctionaels, par  thesis issued above the functional groups, by

exemple carboxyle et/ou acétyle, formés soit pendant l'usi-  carboxyl and / or acetyl, formed either during the

nage du métal, soit pendant le durcissement thermique de  swimming during the thermal hardening of

la couche de finition ou dans les deux cas, forment effec-  the finishing layer, or in both cases, form

tivement des chainea d'ancrage pour assurer une forte adhé-  anchoring chains to ensure strong adhesion

rence de la couche de finition à la surface du fer blanc.  of the topcoat at the surface of the tinplate.

,les résultats des analyses par chromatographie ga- zeuse et par spectrométrie de masse sont en accord avec cette théorie, lesquels indiquent que de l'acide acétique et du  the gas chromatographic and mass spectrometric analyzes agree with this theory, which indicates that acetic acid and

butanol se forment et sont libérés par dégradation ther-  butanol are formed and released by thermal degradation.

mique du citrate d'acétyl tributyle lorsqu'il est chauffé  Acetyl tributyl citrate when heated

à 19500, la température approximative atteinte lors du dur-  at 19500, the approximate temperature reached during

cissement thermique de la couche de finition.  thermal curing of the topcoat.

Par ailleurs, de l'acide acétique, de l'acide ci-  On the other hand, acetic acid, acid,

trique et du butanol sont produits par hydrolyse du citrate  and butanol are produced by hydrolysis of citrate

d'acétyl tributyle avee une amine telle que le 2-amino-2-mé-  acetyl tributyl with an amine such as 2-amino-2-methyl-

thyl propanol, un solvant généralement: utilisé comme consti-  thylpropanol, a solvent generally: used as a

tuant des revêtements aqueux.killing aqueous coatings.

On a effectué des essais comparatifs en formant un  Comparative tests were conducted

acier exempt d'étain revêtu d'une couche de fond en des ré-  tin-free steel coated with a primer

cipients à l'aide du procédé d'emboutissage/réemboutissage avec étirage en utilisant divers lubrifiants pour travail des métaux Dans chaque cas, sauf pour le citrate d'acétyl butyle (ATBC) de la présente invention, le lubrifiant était inférieur au citrate d'acétyl tributyle en tant que lubrifiant pour travail des métaux, comme l'illustre la durée plus longue requise pour produire le récipient ou  By use of the stretching / drawing process using various metalworking lubricants In each case, except for acetylbutyl citrate (ATBC) of the present invention, the lubricant was lower than the citrate of the present invention. acetyl tributyl as a metalworking lubricant, as illustrated by the longer time required to produce the container or

il était incompatible avec la couche de finition en l'empê-  it was incompatible with the topcoat preventing it

chant de former un film protecteur continu Le tableau pré-  edge to form a continuous protective film The table

senté immédiatement ci-après montre les résultats de ces  immediately below shows the results of these

essais comparatifs.comparative tests.

Effet du type de lubrifiant sur l'emboutissage/réem-  Effect of lubricant type on stamping / re-forming

bout:bsage et l'étirage d'un acier exempt d'étain et d'un  end: bsage and stretching of a tin-free steel and a

fer blanc électrolytique.electrolytic tinplate.

Lubrifiant Fabrication Adhérence de la ________________couche de finition Petrolatum (ETP) donne très mauvaise Stéarate de butyle (ETP) " bonne Lubrifiant Fabrication Adhérence de la couche de finition Stéarate de dioctyle 3 (ETP) bonne bonne Néodène ("-oléfine) d 8 mes fissurés N (TPS) rayena brasa Ester phosphorique défaillance à la deu " (TFS) xième opération Citrate d'acétyl bonne " tributyle (ETP) ATBC avec cire de carnauba (TFS) bonne Citrate d'acétyl trihexyle (TFS) Notes:  Lubricant Manufacturing Adherence of the ________________Layer Finish Petrolatum (ETP) gives very bad Butyl Stearate (FTE) "Good Lubricant Manufacturing Adherence of topcoat Dioctyl Stearate 3 (FTE) Good Good Neodene (" -olefin) d 8 my cracked N (GST) rayena brasa Phosphoric Ester Failure at deu "(TFS) Xth Operation Good Acetyl Citrate" Tributyl (ETP) ATBC with Carnauba Wax (TFS) Good Acetyl Trihexyl Citrate (TFS) Notes:

1 Aucune adhérence avant ou après traitement.  1 No adhesion before or after treatment.

2 Problèmes d'application das à des changements de visco-  2 Problems applying das to changes in visco-

sité rapides à mesure que l'on approche du point de so-  quickly as we approach the point of

lidification ( 18,30 C).lidification (18.30 C).

3 Stabilité plus faible due à une volatilisation et à une  3 Lower stability due to volatilization and

oxydation (ref brevet U S 3 923 471) -  oxidation (ref patent U S 3 923 471) -

La demanderesse pense qu'un autre facteur contri-  The Applicant believes that another contributing factor

buant à l'efficacité du citrate d'acétyl tributyle est son aptitude à augmenter la mouillabilité de la surface de TFS ou d'ETP par la couche de finition,comme le montrent les mesures d'angle de contact dans le tableau ci-dessous On a effectuê les mesures en appliquant une couche du lubrifiant figurant sur la liste à la surface du métal, en plaçant une goutte d'eau sur la surface lubrifiée et en mesurant ensuite  The effectiveness of acetyl tributyl citrate is its ability to increase the wettability of the surface of TFS or FTE by the topcoat, as shown by the contact angle measurements in the table below. performed the measurements by applying a coat of listed lubricant to the surface of the metal, placing a drop of water on the lubricated surface and then measuring

l'angle entre la surface lubrifiée et une ligne d'intersec-  the angle between the lubricated surface and an intersec-

tion tangené 'à la surface courbe de la gouttelette d'eau.  tangentially to the curved surface of the water droplet.

Plus la mouillabilité de lubrifiant est grande, plus la  The greater the wettability of lubricant, the greater the

gouttelette d'eau est plate et l'angle est moindre.  droplet of water is flat and the angle is less.

ANGLES DE CONTACTCONTACT ANGLES

Llbrifiant Plaque Angle de contact Néant TFS 83,5 Petrolatum TFS 96,7  Plate Contact Angle Nil TFS 83.5 Petrolatum TFS 96.7

ATBC TFS 74,5ATBC TFS 74.5

Néant En 72,4 Petrolatum ETP 84, 5Nil In 72.4 Petrolatum ETP 84, 5

ATBC, ETP 70,5ATBC, FTE 70.5

ATBC avec' cirede ETP 70,6 carnauba Stéarate de butyle ETP 77,0 Stéarate de dioctyle ETP 73,5 N-ëodne ETP 79,5  ATBC with 'cirede ETP 70,6 carnauba Butyl stearate FTE 77.0 Dioctyl stearate ETP 73.5 N-Èodne FTE 79.5

Des cires à haut point de fusion peuvent être ajou-  Waxes with a high melting point can be added

tées au lubrifiant à base d'ester citrique -à des concentra-  based on citric ester lubricant

tions jusqu'à environ 2 % des matières solides à base d'ester pour améliorer la lubrification sans effet nuisibles sur l'adhérence intercouches  up to about 2% of the ester-based solids to improve lubricity without deleterious effects on interlayer adhesion

Il est bien entendu que l'invention n'est pas limi-  It is understood that the invention is not limited

tée à un quelconque mode de réalisation particulier décrit  to any particular embodiment described

ici en tant qu'illustration de l'invention mais qu'elle en-  here as an illustration of the invention but that it

globe toutes celles de ses modifications pouvant entrer dans  globe all of those changes that can come into

Le cadre des revendications suivantes.  The scope of the following claims.

Revend icationsClaims

1 Récipient métallique rev 8 tu comprenant une pa-  1 metal container rev 8 including a pa-

roi latérale sans soudure et une paroi de fond faisant partie intégrante de ladite paroi latérale, ladite paroi latérale ayant sensiblement la mime épaisseur ou étant plus mince que ladite paroi de fond et le métal deedites parois étant choisi dans le groupe consistant en fer blanc électrolytique et en acier-e sans étain à faible teneur en carbone, ledit revêtement se trouvant au moins sur la surface interne dudit récipient  seamless side king and a bottom wall forming an integral part of said side wall, said side wall having substantially the same thickness or being thinner than said bottom wall and the metal of said walls being selected from the group consisting of electrolytic tinplate and in low-carbon tin free steel, said coating being at least on the inner surface of said container

et comprenant une couche de finition durcie recouvrant les-.  and comprising a hardened topcoat covering the.

dites parois, caractérisé en ce que ladite couche  said walls, characterized in that said layer

de finition comprend essentiellement le produit de réac-  finishing material essentially comprises the reaction product

tion d'un ester d'acide citrique et d'une résine synthétique choisie dans le groupe comprenant une reésine épexy" une résine acrylique, une résine de polyester et une résine vinylique, à condition toutefois que ladite résine vinylique ne soit pae appliquée sur une résine épexy thermedurcie,  cation of a citric acid ester and a synthetic resin selected from the group consisting of an epexy resin, an acrylic resin, a polyester resin and a vinyl resin, provided however that said vinyl resin is not applied to a resin heat-cured epexy resin,

2 Récipient métallique seleon la revendication 1, caracté-  2 Metal container according to claim 1, characterized

risé en ce que ledit ester &'acide citrique est ie citrate  in that said citric acid ester is citrate

d'acétyl tributyle.acetyl tributyl.

3 Récipient métallique selon la revendication 1,, carac-  Metal container according to claim 1,

térisé en ce que ladite couche de finition contient jusqu'e environ 2 % d'une cire à haut peint de fusion, par rapport au  characterized in that said topcoat contains up to about 2% of a high-melting wax compared to

poids total dudit enter et de la cire solide.  total weight of said enter and solid wax.

4 Récipient métallique selon la revendication 1, carac-  Metal container according to claim 1, characterized

térisé en ce que 1 l métal du récipient est du fer blanc mat  characterized in that 1 l metal of the container is matt white iron

non refondu.not remelted.

Réeipient métallique seleon la revendication 1, caraco- térisd en ce que le métal du récipient est de l'acier sans  Metal container according to claim 1, characterized in that the metal of the container is steel without

étain.tin.

6 Récipient amétallique selon la revendication 5, carac-  6 A metallic container according to claim 5, characterized

térisé en ce qu'une couche de fond en résine synthétique dur-  in that a base layer made of synthetic resin dur-

oie est intercalée entre ladite surface d'acier sans étain.  goose is interposed between said tin-free steel surface.

et ladite couche de finition durcie, laquelle couche de fond recouvre et adhère à ladite surface d'acier et la résine de ladite couche de fond est choisie dans le groupe comprenant  and said cured topcoat, which basecoat overlies and adheres to said steel surface and the resin of said bottomcoat is selected from the group consisting of

une résine épeoxy, une résine de polyester et une ré-  a epoxy resin, a polyester resin and a resin

sine vinyliquevinyl sine

7 Récipient métallique selon la revendication 6, ca-  Metal container according to claim 6,

ractérisé en ce que ladite couche de fond est une résine époxy et que la résine de la couche de finition est choisie dans le groupecomprenant une résine époxy, une résine acrylique et une résine de polyester 8 Procédé de farmage d'un récipient métalliaue revêtu, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à appliquer un lubrifiant à base d'un ester d'acide citrique sur un métal choisi dans le 'groupe consistant en fer blanc électrolytique et en acier sans étain à faible teneur en carbone,, à réaliser un flan plat circulaire à partir dudit métal, à emboutir ledit flan en une coupelle peu profonde, à soumettre ladite coupelle à deux emboutissages additionnels en une séquence rapide pour former ledit récipient, à appliquer  characterized in that said primer is an epoxy resin and the resin of the topcoat is selected from the group comprising an epoxy resin, an acrylic resin and a polyester resin 8 A method of farming a coated metal container, characterized in that it comprises the steps of applying a citric acid ester lubricant to a metal selected from the group consisting of electrolytic tinplate and low carbon tinless steel, to be made a circular flat blank from said metal, to stamp said blank into a shallow cup, to subject said cup to two additional stampings in a rapid sequence to form said container, to be applied

une couche de résine synthétique à l'intérieur dudit ré-  a layer of synthetic resin within said

cipient et sur ledit lubrifiant à l'intérieur du récipient et: a chauffer ledit récipient revêtu pour durcir ledit  container and on said lubricant inside the container and: heating said coated container to cure said

revêtement et le faire adhérer sur l'intérieur dudit récipient.  coating and adhere it to the inside of said container.

9 Procédé selon la revendication 8, caractérisd en ce que la paroi latérale de ladite coupelle est soumise à un étirage au coure des emboutissages additionnels, de sorte que la paroi latérale dudit récipient est plus mince que la paroi de fond dudit récipient 10 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une couche de résine synthétique est appliquée et fixée sur ledit métal avant l'application dudit lubrifiant à base d'ester d'acide citrique  A method according to claim 8, characterized in that the side wall of said cup is stretched in the course of additional draws, so that the side wall of said container is thinner than the bottom wall of said container. claim 8, characterized in that a layer of synthetic resin is applied and fixed on said metal before application of said citric acid ester lubricant

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