WO2021151652A1 - Verpackungsblecherzeugnis mit strukturierter oberflächeund verfahren zur herstellung eines solchen verpackungsblecherzeugnisses - Google Patents

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sheet
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Folkert Schulze-Kraasch
Karl-Heinz Kopplin
Stefan Wischmann
Martin Koch
Jörg GORSCHLÜTER
Manuel Köhl
Patrick Thiel
Walter HÖRNIG
Frank Schumann
Markus Opper
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Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/005—Rolls with a roughened or textured surface; Methods for making same

Definitions

  • the invention relates to a sheet-metal packaging product according to the preamble of claim 1, as well as a method for producing a sheet-metal packaging product.
  • Cold-rolled sheet metal packaging products in the form of electrolytically tinned and specially chrome-plated steel are standardized in DIN EN 10 202 (European standard EN 10 202: 2001).
  • Sheet-metal packaging products according to this standard are simply cold-rolled or double-reduced soft steels that are either electrolytically tinned (tinplate) or electrolytically special chromium-plated (Electrolytic Chromium Coated Steel, ECCS).
  • Single cold-rolled sheet packaging products are available in nominal thicknesses from 0.1 mm to approx. 0.6 mm, in particular from 0.17 mm to 0.49 mm, and double-reduced sheet packaging products are supplied in nominal thicknesses from 0.13 mm to 0.29 mm .
  • the sheet-metal packaging products can be in the form of strips (which are wound into rolls) or in the form of panels. The strips have nominal widths of at least 600 mm, with slit strips also being able to have a smaller gap width.
  • Electrolytically tinned tinplate is understood according to the standard to be a cold-rolled sheet or strip made of unalloyed steel with a low carbon content, which is coated on both sides with tin applied in a continuous, electrolytic process. Electrolytically differentially tinned tinplate is also available, where one side (e.g. the top) has a larger tin layer than the other side (e.g. the underside).
  • tinplate In order to achieve high corrosion resistance and a glossy surface, it is customary with tinplate to heat the electrodeposited tin layer to a temperature above the melting point of tin after tinning the steel sheet substrate and then to cool it. As a result of this temperature treatment, a coating is produced on the sheet steel substrate, which is composed of an iron-tin alloy on the surface of the sheet steel substrate and a layer of free tin close to the surface. This top layer of free tin gives the melted tinplate a high Gloss value.
  • skin-pass rolls that are ground and polished according to the standard can be used, with which the tin surface of the tinplate is re-rolled or skin-pass in a secondary rolling process (skin-passing), the degree of reduction of the secondary rolling process during skin-passing preferably being less than or equal 5% (gloss dressing).
  • so-called “stone-fmish / fine-stone-fmish” surfaces are known from the standard, which are characterized by a directional surface structure that results from the use of ground skin-pass rollers, which have a pronounced grinding structure and a higher roughness than that for skin pass rollers used have a shiny surface.
  • a “blasted surface” can be achieved.
  • tinplate can either have a matt silver surface if the tin layer is melted, or a matt surface if the tin layer is not melted.
  • skin pass rollers are used, which are textured by means of EDT (“electro discharge texturing”).
  • electrolytically chromium-plated steel ECCS
  • ECCS electrolytically chromium-plated steel
  • the standard specifies the nominal surface roughness of the sheet steel substrate by means of defined arithmetic mean roughness (Ra) which, for example, for tinplate with a glossy surface at Ra ⁇ 0.35 pm and for a silver-matt tinplate surface at Ra> 0.90 pm lie.
  • Ra arithmetic mean roughness
  • the surface roughness required by the standard is in the range of 0.25 pm to 0.45 pm for a "fine stone” surface and in the range of 0.35 pm for a "stone” surface until 0.60 pm.
  • Loosen coating materials such as tin
  • the abrasion material which consists at least essentially of the material of the metallic coating (i.e., for example, tin in the case of tinplate), can lead to re-contamination of the belt as well as the guide and steering rollers and / or the forming tools. Furthermore, the abrasion of particles can be used.
  • the guide and elbow pulleys used for winding and unwinding the strips, as well as the drawing and elbow shaping tools used for the elm shaping process are cleaned regularly. This is time-consuming and costly and reduces the efficiency of the manufacturing processes for the sheet-metal packaging products and the packaging containers made therefrom.
  • the invention is based on the following objects: On the one hand, the higher requirements placed on the surface properties of the sheet metal packaging products, such as optimized and specifically adjustable gloss, reflection and brightness properties, are to be met. On the other hand, the corrosion resistance of the sheet-metal packaging products should also be improved while the weight of the electrodeposited coating remains the same, as well as the processability of the sheet-metal packaging products during transport and in the production of packaging by means of the Elmforming process.
  • the sheet metal packaging product according to the invention is in particular in the form of an electrolytically tinned steel sheet (tinplate) or in the form of an electrolytically chromium-plated steel sheet (ECCS) and consists of a steel sheet substrate with a thickness in the range from 0.1 mm to 0.6 mm and an electrolytic one Coating of tin (in the case of tinplate) or of chromium / chromium oxide (in the case of ECCS) deposited on at least one surface, preferably on both surfaces of the sheet steel substrate, and according to the invention has a surface structure with a plurality of uniform, ie homogeneous periodically recurring structural elements distributed over the surface of the sheet metal packaging product.
  • the coating of the sheet metal packaging product which is deposited electrolytically on at least one side of the sheet steel substrate, consists of tin and / or chromium or chromium and chromium oxide, the coating being a tin layer with a weight of 1 to 15 g / m 2 tin and / or a layer of chromium and / or chromium oxide with a total weight of the chromium in the chromium / chromium oxide layer in the range from 5 to 200 mg / m 2 .
  • the sheet metal packaging product according to the invention is characterized in that at least one surface of the sheet metal packaging product provided with the coating has a surface profile with periodically recurring structural elements in at least one direction and has an autocorrelation function resulting from the surface profile with an absolute maximum and a plurality of secondary maxima, the height of which is at least 20%, preferably at least 30% of the height of the absolute maximum.
  • tinplate for example, a passivation layer made of chrome and / or chrome oxide or made of a chrome-free material can be applied, and polymer layers made of thermoplastics can be applied to the chrome / chrome oxide coating of ECCS, for example.
  • a tin coating can be melted by heating the tin-plated sheet steel substrate to temperatures above the melting point of tin.
  • the periodically recurring structural elements on the surface of the sheet metal packaging product according to the invention can have different shapes and in particular be shaped as concave or plateau-shaped, flattened elevations. Periodically recurring depressions can also be provided which are surrounded by elevations.
  • the periodically recurring structures are first made in a manufacturing process by secondary cold rolling of an already primarily cold-rolled sheet steel substrate, in particular in a re-rolling step with a re-rolling degree in the range of 5% to 50% or a skin-pass with a re-rolling degree of less than 5%, in particular in the range of 1 % to 4%, introduced into the surface of the sheet steel substrate by means of at least one surface-structured roller, and the sheet steel substrate which is surface-structured in this way is then refined by electrolytically depositing the coating.
  • the method according to the invention for producing a sheet metal packaging product with a structured surface comprises the following steps:
  • a first stand of the rerolling mill has at least one work roll with an unstructured, in particular with a blasted or polished roll surface, and a second stand of the rerolling mill has at least one work roll with a having surface-structured roller surface;
  • Surface structure has an autocorrelation function which has an absolute maximum and a plurality of secondary maxima, the height of which is at least 20% and preferably at least 30% of the height of the absolute maximum.
  • the re-rolling or skin pass of the recrystallizing annealed sheet steel substrate takes place in the method according to the invention in a double-stand re-rolling mill, which has a first stand with at least one work roll with an unstructured, in particular with a blasted or polished roll surface, and a second stand with at least one work roll with a Includes (deterministic) surface-structured roll surface.
  • the roll surface of the or each work roll of the first stand is unstructured in the sense that the roll surface has a statistically uncorrelated structure without periodically recurring patterns.
  • the roll surface of the or each work roll of the second stand is structured in the sense that the roll surface has a correlated, deterministic structure with periodically recurring structural elements.
  • a pulsed laser in particular with an ultrashort pulse laser, in order to generate a deterministic surface structure with periodically recurring structural elements.
  • the autocorrelation function of the surface profile of such work rolls with a (deterministic) surface-structured roll surface has an absolute maximum and a plurality of secondary maxima in at least one direction, in particular in the circumferential direction and / or perpendicular thereto, the height of which is at least 60%, preferably at least 70% of the Height of the absolute maximum.
  • the re-rolling of the recrystallizing annealed sheet steel substrate is expediently carried out wet using coolants and lubricants, whereas skin-passing is usually carried out dry or using special wet dressing agents.
  • two quattro stands arranged one behind the other in the strip running direction of the sheet steel substrate are used for re-rolling or skin pass, each frame preferably having an upper and a lower work roll between which the recrystallizing annealed sheet steel substrate is passed.
  • the two work rolls are arranged perpendicular to the strip running direction between two larger back-up rolls (an upper and a lower back-up roll), the surface of a back-up roll being in contact with the roll surface of the associated work roll in order to stabilize the work roll.
  • other roll stands for example with six rolls, can also be used.
  • the roll surface of the two work rolls of the first and the second stand is expediently designed to be the same.
  • it is also possible, in particular in the second stand to use two work rolls with differently structured roll surfaces. As a result, a different surface structure can be embossed on the underside of the sheet steel substrate than on the upper side.
  • the or each surface-structured roller of the second stand can in particular be a work roller (skin-pass roller) which is surface-structured by a pulse laser, in particular a short pulse laser or an ultra-short pulse laser, in a texturing process, with which the sheet steel substrate is in one secondary cold rolling step or skin pass is carried out in a skin pass step.
  • a work roller skin-pass roller
  • the surface structure of the work roll is embossed into the surface of the sheet steel substrate.
  • the steel sheet substrate which was already cold-rolled in the first cold rolling step (primary cold rolling) and is considerably (regularly more than 85%) reduced in thickness, is pre-structured in the first stand with the unstructured Work rolls.
  • This pre-structuring of the surface which is strongly and unevenly influenced during the primary cold rolling, enables the introduction of a better structured, deterministic surface structure in the subsequent second stand with the work rolls arranged therein with a structured, uniform surface with periodically arranged structural elements.
  • re-rolling (with re-rolling degrees of more than 5%, in particular from 10 to 50%), there is on the one hand a further reduction in thickness to achieve the desired final thickness of preferably less than 0.5 mm, together with the associated work hardening.
  • a pre-structuring of the sheet steel substrate which was already cold-rolled in the first cold-rolling step (primary cold-rolling) and thereby considerably (regularly more than 80%) reduced in thickness, takes place in the first stand with the unstructured work rolls.
  • This pre-structuring of the surface of the primarily cold-rolled steel sheet in the first stand is necessary during re-rolling in order to be able to introduce a structured, deterministic surface structure at all.
  • the steel sheet re-rolled to the desired final thickness is provided in the subsequent second stand with the work rolls arranged therein with a structured, uniform surface structure with periodically arranged structural elements.
  • sheet steel substrates can be produced which have a surface profile with structures that recur periodically along selected directions (in particular in the rolling direction or perpendicular to the rolling direction), the periodicity as well as the uniformity and uniformity of the Surface structures can be quantified by means of an autocorrelation function and the height of a plurality of secondary maxima of the autocorrelation function of a surface profile along at least one preferred direction is at least 40% and preferably at least 60% of the height of the main maximum (or the absolute maximum).
  • the autocorrelation function is used here to assess the periodicity of the surface profile z (x) and especially the surface roughness along specified directions (x) in the plane of the surface.
  • the desired properties of the structured surface of the coated sheet metal packaging products which can be characterized by an autorrelation function, whose secondary maxima are at least 30% of the height of the absolute maximum, at least in the case of the twice cold-rolled (DR) sheet steel substrates only with a two-stand operation can be achieved during skin pass or re-rolling.
  • an autorrelation function whose secondary maxima are at least 30% of the height of the absolute maximum
  • the secondary maxima of which are at least 30% of the height of the absolute maximum it is necessary to create a surface structure with an autorrelation function in the sheet steel substrate, the secondary maxima of which are at least 40% of the Have the height of the absolute maximum, since during the electrolytic coating of the structured surface of the substrate a certain leveling of the periodically recurring structural elements takes place.
  • the invention therefore also provides, as an intermediate product of the method according to the invention, a cold-rolled steel sheet with a thickness in the range from 0.05 mm to 0.6 mm, the surface of which has a surface profile with periodically recurring structural elements in at least one direction, one being derived from the surface profile
  • the resulting autocorrelation function has a plurality of secondary maxima, the height of which is at least 40% of the height of the main maximum.
  • the secondary maxima of the autocorrelation function preferably have a height of at least 50% of the height of the main maximum and particularly preferably at least 60% of the height of the main maximum along a preferred direction.
  • the coated steel sheet at least essentially retains the previously introduced surface structure, since during the electrolytic deposition of the coating, the coating material (tin for tinplate or chromium / chromium oxide for ECCS) is uniform, ie with an at least largely homogeneous support, deposited on the structured surface of the sheet steel substrate contumah.
  • the sheet metal packaging product produced in this way like the substrate, has a surface profile with a plurality of structures that are uniformly distributed over the surface and recur periodically at least in one direction. This gives the sheet metal packaging product according to the invention a deterministic surface structure with a surface which has a defined and reproducible topography which differs in particular from a topography with a statistical distribution of surface structures such as elevations, depressions and sharp points.
  • the sheet metal packaging products according to the invention consequently have a surface profile with periodically recurring structures on their surface in at least one (selected) direction, the surface profile resulting in an autocorrelation function with a plurality of secondary maxima and the height of the secondary maxima according to the invention at least 20%, preferably at least 30 % of the height of the main maximum.
  • a tin coating applied electrolytically to the re-rolled or tempered sheet steel substrate can optionally also be melted, with the melting of the coating further leveling the surface structures and thereby reducing the height of the secondary maxima of the autorrelation function.
  • the tin plates with a melted tin layer still have a white color Autorrelation function whose secondary maxima are at least 20% of the height of the absolute maximum.
  • the surface structure of the sheet steel substrate can at least largely be retained if the steel substrate is electrolytically coated with a metallic coating, in particular a tin coating or a coating of chromium and chromium oxide. It is true that the regular surface profile of the sheet steel substrate is slightly smoothed by the electrolytic coating. Nevertheless, even after the electrolytic coating, the surface profile of the coated sheet metal packaging product with the periodically recurring structures remains surprisingly and clearly recognizable from the minimum heights of a plurality of secondary maxima in the autorrelation function of more than 20% (with melted tin coatings), preferably of more than 30%.
  • the sheet metal packaging products according to the invention can be used to set the surface-sensitive properties such as corrosion resistance, gloss and abrasion in a targeted manner and to adapt them to different applications.
  • the optical properties such as corrosion resistance, gloss and abrasion
  • the optical properties such as corrosion resistance, gloss and abrasion
  • Surface properties of the sheet metal packaging product can be influenced by the selection and setting of the surface structure and adapted to the desired properties and applications. Furthermore, by selecting and setting a suitable surface structure, the corrosion resistance of the sheet metal packaging product can be improved and the abrasion during transport and the
  • the invention enables, for example, an improvement in the corrosion resistance of the sheet metal packaging product without having to increase the weight of the coating by a deterministic structuring of the surface of the sheet metal packaging product with convex or plateau-shaped elevations that recur periodically on the surface.
  • the surface of the sheet metal packaging product in this embodiment of the invention in contrast to conventional ones Sheet metal packaging products with a statistically distributed surface structure, do not have any sharp points that could break off when the sheet metal packaging is subjected to mechanical stress or that could damage the coating.
  • the sheet metal packaging products according to the invention can therefore also be processed better without impairing the corrosion resistance, since they are more resistant to mechanical stresses.
  • the surface roughness (in particular the arithmetic mean roughness Ra) is in the range from 0.01 to 2.0 ⁇ m, preferably in the range from 0.1 to 1.0 ⁇ m, and in particular in the range from 0.1 to 0, depending on the application and optimization case , 3 pm.
  • the low surface roughness is adapted to the low thickness of the sheet steel substrate, which is in the range for fine sheet metal between 0.1 mm and 0.6 mm. Due to the low surface roughness, homogeneous surface properties can be achieved, which improve the corrosion resistance of the sheet metal packaging product even under (mechanical) stress during transport and when forming in forming tools.
  • the (deterministic) surface structures are distinguished, for example, by a regularly arranged pattern with periodically recurring elevations.
  • points are meant on the surface of the sheet metal packaging product which protrude by an average height (h) above a surface level averaged over the entire surface.
  • the elevations can be convex or flattened on their upper side in the shape of a plateau and are surrounded by depressions which are preferably flat or concave.
  • the Ra value measured in the depressions is preferably less than or equal to 0.1 ⁇ m.
  • the elevations expediently have an (average) height (h) of 0.1 to 8.0 ⁇ m, in particular 0.2 to 4.0 ⁇ m and preferably less than 3.0 ⁇ m.
  • the (mean) depth (t) of the depressions is in the range from 0.1 to 8.0 ⁇ m, in particular from 0.2 to 4.0 ⁇ m and preferably less than 3.0 ⁇ m.
  • they show periodically Recurring structural elements, in particular the elevations or depressions, have a width at half the height (“full width at half maximum”, FWHM) of at least 10 gm and in particular in the range from 60 gm to 250 gm.
  • the elevations can assume different geometric shapes and in particular be rectangular, strip-shaped or web-shaped, square, cylindrical, leaf-shaped, sickle-shaped, ring-shaped, etc.
  • the elevations can each have the same shape or different shapes.
  • Such a surface structure with convex or plateau-shaped elevations proves to be advantageous with regard to the corrosion resistance of the sheet metal packaging product, because in comparison to a stochastic surface structure with sharp points (with a radius of curvature ⁇ 0.2 mm) on the convex or plateau-shaped flattened upper side of the elevations mechanical stress there is a lower risk of damage to the coating.
  • IET value is measured in the standardized “iron exposure test” and describes the tin porosity of the tin coating.
  • the tin porosity depends essentially on the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) and (quadratically) on the tin plating Sn (in g / m 2 ) .
  • a maximum tolerable tin porosity for packaging applications is preferably IET values of ⁇ 0.5 mA / cm 2 .
  • a deterministic surface structure with plateau-shaped or convex elevations also proves to be advantageous with regard to a lower tendency to wear. Compared to a stochastic surface structure with sharp points that can break off under mechanical stress, there is a lower risk of damage to the coating and thereby abrasion on the plateau-shaped flattened areas of the elevations.
  • the surface structure has a plurality of web-shaped or strip-shaped elevations and / or depressions that run parallel to one another. If the sheet steel substrate is in the form of a strip extending in a longitudinal direction of the strip, it is useful if the web-shaped or strip-shaped elevations or depressions extend in the longitudinal direction of the strip.
  • the resulting depressions form a reservoir, distributed evenly over the surface of the sheet metal packaging product, for receiving particles of the coating which are detached from the coating due to abrasion.
  • the particles detached from the coating can collect in the reservoir of the depressions and are thereby bound to the surface of the sheet metal packaging product and can therefore not adhere to guide or deflection rollers or forming tools and contaminate them.
  • the depressions evenly distributed over the surface of the sheet metal packaging product expediently form open or closed chambers which can accommodate the particles loosened from the coating by abrasion.
  • the chambers formed by the depressions are surrounded by elevations that completely enclose the chambers.
  • adjacent chambers it is also possible for adjacent chambers to be connected to one another via connecting channels. This enables particles of the coating material to be pushed out of one chamber into an adjacent chamber, for example when the belt is being transported over guide or deflection rollers. This ensures a uniform distribution of the abrasion over the surface of the sheet metal packaging product and thereby a complete absorption of the abrasion in the Reservoir formed by the depressions made possible.
  • the height of the elevations or the depth of the depressions is at least substantially homogeneous for all elevations / depressions.
  • a reservoir is formed that is distributed uniformly over the surface of the sheet metal packaging product for the absorption of abrasion.
  • a sufficient receiving volume of the reservoir can be achieved if the area proportion of the elevations in the total area of the sheet metal packaging product is between 20% and 50% and preferably between 24% and 45%.
  • the proportion of the area of the depressions in the total area of the sheet metal packaging product is between 50% and 80% and preferably between 55% and 76%.
  • the setting of defined gloss properties and in particular the achievement of high and largely direction-independent gloss values can be achieved if the surface structure has convex or plateau-shaped elevations and groove-shaped depressions.
  • the elevations are expediently convex or have a largely flat plateau on their upper side.
  • the groove-shaped depressions have an at least largely flat groove base.
  • the flank walls between the groove bottom of the depressions and the top of the elevations can stand vertically or be inclined to the vertical (for example in the form of a cone or a truncated cone).
  • the elevations have, for example, a rectangular shape or a trapezoidal shape.
  • the cross-sectional shape of an isosceles trapezoid is usually established, which tapers towards the surface.
  • a regularly arranged pattern with elevations and / or depressions leads to an optically homogeneous surface and thus to an improvement in the gloss properties.
  • An optically homogeneous surface can be achieved if the elevations and the depressions are at least essentially the same size.
  • the structural elements have depressions with an at least substantially planar
  • the areas of the indentation base of the individual structural elements are at least essentially the same size.
  • gloss values of more than 50 gloss units (GE) and preferably more than 100 gloss units (GE), in particular between 100 and 800 gloss units (GE) with a surface roughness (Ra) of less than 0.5 gm and more than 0.1 gm can be achieved.
  • the gloss properties are characterized by high isotropy in the plane of the surface.
  • the surface of the sheet metal packaging products can have an at least essentially direction-independent gloss value, the difference between the gloss value (A gloss) in the rolling direction and a transverse direction perpendicular thereto preferably being less than 100 gloss units (GE) and particularly preferably 70 gloss units (GE) or less is, in particular with a surface roughness (Ra) of 0.01 to 2.0 gm.
  • the sheet metal packaging products according to the invention can, if necessary, be provided with further coatings or layers.
  • the tinplate according to the invention can be passivated with a chromium / chromium oxide coating or by wet-chemical application of a chromium-free passivation layer in order to avoid unhindered oxidation of the tin surface.
  • organic coatings such as organic lacquers or polymer coatings made of thermoplastic polymers such as PET, PP or PE or mixtures thereof, can be applied to the surfaces of the sheet metal packaging products according to the invention in order to increase the corrosion resistance and the resistance to acids and sulfur-containing materials and the deformability of the material .
  • FIG. 1 a schematic representation of sheet metal packaging products according to the invention in a sectional view, FIG. 1 a showing a sheet metal packaging product consisting of a sheet steel substrate and a coating and FIG.
  • FIG. 2 enlarged, schematic sectional illustration in the area of the surface of FIG
  • Figure 3 Schematic sectional representation in the surface area of a
  • FIG. 4a Microscopic representation of the surface of a conventional one
  • Sheet metal packaging product according to the prior art with an associated surface profile (height profile), the surface of the sheet steel substrate having been dressed by a blasted or ground skin pass roller prior to the application of the coating;
  • FIG. 6 Representation of the IET values measured in the “Iron Exposure Test” (IET) on inventive and non-inventive tinplate multiplied by the square of the tin plating as a function of the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra in pm) of the tinplate samples;
  • FIG. 7 Representation of the dependency on the gloss values measured on inventive and non-inventive tinplate sheets (in gloss units GE) on the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra in pm);
  • FIG. 8 Representation of the dependence of the isotropy of the gloss values measured on tinplate according to the invention and not according to the invention (as A gloss values in gloss units GE) on the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra in pm);
  • the sheet metal product consists of a sheet steel substrate S with a thickness in the sheet metal range (0.1 mm to 0.6 mm) and a coating B deposited electrolytically on the sheet steel substrate S.
  • the sheet steel substrate is a cold-rolled sheet steel made of a steel with low carbon content. Suitable compositions of the steel of the steel sheet substrate S are defined in the European standard DIN EN 10 202.
  • the steel sheet substrate S preferably has the following composition in relation to the weight proportions of the alloy components of the steel:
  • the coating B can be a tin coating or a coating of chromium and chromium oxide (and possibly chromium hydroxides). In case of a
  • Tin coating is referred to as tinplate.
  • a chromium / chromium oxide coating that has been deposited electrolytically on the sheet steel substrate, one speaks of electrolytically specially chromium-plated steel sheet (Electrolytic Chromium Coated Steel, ECCS).
  • the weight requirements of the coating B are typically in the range from 1 to 15 g / m 2 and in particular between 2 and 6 g / m 2 of tin.
  • the weight of the chromium in the chromium-chromium oxide layer is typically in the range from 50 to 200 mg / m 2 and in particular between 70 and 150 mg / m 2 .
  • coating B further coatings or layers, for example in the form of passivation layers or organic layers such as lacquers or
  • the overlay P can, for example, be a passivation layer in the case of tinplate.
  • the passivation layer can be composed of metallic chromium and / or chromium oxide.
  • the passivation layer can, however, also be a chromium-free passivation layer applied wet-chemically to the tin surface.
  • the passivation layer is intended to prevent unhindered oxide growth on the tin surface and thereby ensure that the tinplate is stable over long periods of time without oxidation of the tin surface.
  • the surface of the coating or the entire tin coating can also be melted after its electrolytic deposition on the steel sheet substrate by heating the tinplate to temperatures above the melting temperature of tin.
  • the overlay P can also be formed by an organic overlay, such as, for example, by an organic lacquer or by a polymer coating made of a thermoplastic polymer, in particular PET or PP.
  • an organic overlay such as, for example, by an organic lacquer or by a polymer coating made of a thermoplastic polymer, in particular PET or PP.
  • it is customary to coat the chromium oxide surface of the ECCS with a polymer coating made of a thermoplastic polymer, for example by laminating on a PET or PP film, in order to achieve the To improve corrosion resistance and the resistance of the material to acids and also the formability of the material.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a sheet metal packaging product according to the invention in the area of the surface of the coating B.
  • the surface of the sheet metal packaging product has a plurality of elevations E arranged next to one another (in the sectional illustration shown) and depressions V lying in between.
  • the elevations E have a (mean) height h above an average surface level 0.
  • the depressions V have a depth t.
  • the depressions V are groove-shaped with an at least largely flat groove base cl, c2, c3.
  • the elevations E are plateau-shaped with an essentially flat plateau surface bl, b2, b3, b4.
  • the flanks a1, a2, a3, a4 of the depressions V and the elevations E are, as can be seen from FIG. 2, slightly inclined with respect to the vertical plane. In the sectional illustration shown in FIG. 2, this results in isosceles trapezoids or truncated cones for the shape of the elevations E, which taper conically towards the surface (Gaussian or tophat profile).
  • the areas of the groove base cl, c2, c3 of the groove-shaped depressions V are as equally large as possible. Deviations are preferably less than or equal to 10%.
  • the plateau areas (b1 to b4) of the plateau-shaped elevations are preferably approximately the same size and the flanks al-a4, which extend between the recesses V and the elevations E adjacent thereto, preferably also show no differences in FIG Tilt.
  • the heights h of the elevations can vary by a maximum of 25% and the depths t of the depressions likewise preferably fluctuate only slightly by approximately 10% or less.
  • the uniformity and regularity of the surface structures of the sheet metal packaging products according to the invention can be described mathematically with the aid of autocorrelation.
  • the autocorrelation also cross autocorrelation describes in general the correlation of a signal or profile z (x) with itself at an earlier point in time or at a different location x.
  • FIG. 5a and 5b to 5g are (each in the figure below) surface profiles (roughness profiles) of a conventional packaging sheet product (Figure 5a) and of packaging sheet products according to the invention ( Figures 5b to 5g) and associated autocorrelation functions of the surface profile (each in the middle of Figure).
  • FIG. 5a shows the surface structure of tinplate with a conventional steel substrate with a statistically uncorrelated surface structure.
  • Figures 5b to 5d show the surface structure of steel sheets according to the invention before coating with tin (left side) and after a double-sided electrolytic coating with a tin layer of 2.8 g / m 2 (middle and right side of the figure), the middle picture each shows the tin surface in the melted state and the right picture shows the tin surface before melting.
  • Figures 5e to 5g show further examples of the surface structure of tinplate according to the invention (before and after melting the tin coating).
  • Y (x) normalized normalized autorrelation function - ⁇ -
  • the measuring section should be placed in one of the preferred directions of the sample, in particular in the longitudinal direction of the strip (or the rolling direction of the cold-rolled packaging sheet) or perpendicular to it.
  • a comparison of the non-inventive comparison sample according to FIG. 5a with the sheet metal packaging products according to the invention (FIGS of 20% of the main maximum, whereas the level of the secondary maxima in the comparison sample not according to the invention is (significantly) less than 20%.
  • the sheet metal packaging products according to the invention with a deterministic surface structure accordingly have a significantly more uniform surface profile with periodically recurring structural elements.
  • the shape of the periodically recurring structural elements in particular the elevations E and the depressions V, can be adapted in each case to the application of the sheet metal packaging products according to the invention or the specifications for the production of packaging therefrom.
  • Suitable cross-sectional shapes for the elevations E and the depressions V can be essentially trapezoidal and dome-shaped.
  • the elevations E and the depressions V can also be circular or ring-shaped in the area.
  • strip-shaped or web-shaped elevations E or depressions V have proven to be advantageous.
  • the elevations E can be convex or, in a preferred manner, have a plateau-shaped, flattened upper side which is as flat as possible.
  • the recesses V expediently have a largely flat recess surface.
  • FIGS. 4b to 4g Examples of surface structures with periodically recurring structural elements are shown in FIGS. 4b to 4g, the surface of the work roll with which the The sheet steel substrate has been cold-rolled (passaged) before the electrolytic application of the coating B, and the surface structure of the passivated surface of the sheet steel substrate resulting therefrom is shown on the right-hand side.
  • the data of the rolls (pairs) used in the secondary cold rolling (skin pass) of the steel sheet substrate can be found in Table 1.
  • a re-rolling mill was used for re-rolling (secondary cold rolling) of the sheet steel substrate, which was equipped in a first stand with a first work roll with a blasted roller surface and in a second stand with a second work roll with a structured roller surface.
  • the surface structure of the structured roll surface of the second work roll is shown in FIGS. 4b to 4d in each case on the left in the figure.
  • a roller mill was used for secondary cold rolling of the sheet steel substrate, which was equipped in a first stand with a first work roll with a structured roller surface and in a second stand with a second work roll with a polished roller surface.
  • the surface structure of the structured roll surface of the first work roll is shown in FIGS. 4e to 4g on the left in the figure.
  • the surface topographies of the sheet metal packaging products according to the invention shown in FIGS Range from 0.1 to 1.0 pm and in particular in the range from 0.1 to 0.3 pm.
  • the surface roughness in particular the value for the arithmetic mean roughness Ra, can be adapted to the respective application in the sheet metal packaging products according to the invention and set in a targeted manner by selecting the geometry and size of the periodically recurring surface structures (elevations E and depressions V).
  • the sheet steel substrate S is surface-structured after or during (primary) cold rolling Roll re-rolled (secondary cold rolling with a re-rolling degree in the range from 5% to 45%) or skin-pass with a re-rolling degree of less than 5%.
  • the surface-structured work rolls used for this can be, for example, rolls structured with a short pulse laser (KPL) or with an ultra-short pulse laser (UKPL).
  • KPL short pulse laser
  • ULP ultra-short pulse laser
  • the rollers structured with an ultra-short pulse laser are identified with the abbreviation “UKPL”. It is pointed out that, despite this designation, the invention is not limited to the production of the deterministic surface structure by means of a roller structured with an ultrashort pulse laser (UKPL).
  • the surface structures of the sheet metal packaging products according to the invention can also be embossed by rollers structured in another way.
  • the rollers used for this always have a deterministically structured roller surface which is impressed into the surface of the substrate when the sheet steel substrate S is rolled.
  • the surface structure of the roll is embossed in a secondary cold rolling step with a degree of reduction (re-rolling degree) of more than 5% to a maximum of 50% or in a skin pass step in which the cold-rolled steel sheet with a low degree of reduction of a maximum of 5% after a primary cold rolling is passaged.
  • the coating B is applied according to the invention by electrolytic deposition of the coating material (e.g. tin for tinplate and chrome / chrome oxide for ECCS) on the structured surface of the Sheet steel substrate S.
  • the coating material e.g. tin for tinplate and chrome / chrome oxide for ECCS
  • the deterministic surface structure of the sheet steel substrate is essentially retained, so that the coated sheet metal packaging product also has a deterministic surface structure with a uniform topography, as shown schematically in FIG. 2 .
  • the deterministic surface structure is also retained when an additional pad P is applied to the coating B, as shown in FIG to which coating B is applied.
  • the application of the coating B reduces the (relative) height of the secondary maxima of the autorrelation function compared to the uncoated sheet steel substrate by an average of 10 to 20%.
  • surface structures of the coated Achieve packaging sheet metal product whose autocorrelation function has a plurality of secondary maxima with a (relative) height of at least 20% of the main maximum.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a sheet steel substrate S before (left side) and after (right side) the application of a coating B
  • FIG. 3b shows a substrate treated according to the invention or a sheet metal packaging product according to the invention with a deterministic surface structure.
  • the surface of the steel sheet substrate S and the packaging sheet product coated with the coating B has a statistical (i.e. a non-deterministically predetermined) surface topology with peaks Sp and valleys Ta.
  • the height of the peaks Sp and the depth and / or the geometry of the valleys Ta are inconsistent, ie inhomogeneous over the entire surface of the sheet steel substrate S (Fig. 3a, left) or of the coated sheet metal packaging product (Fig. 3a, right) distributed.
  • This surface structure of conventional packaging sheet products leads to a number of problems:
  • the sharp points Sp can easily break off or be flattened when the sheet metal packaging product is subjected to mechanical stress, for example during transport or when it is formed into packaging.
  • the coating B is damaged or completely removed in places. This creates free, uncoated areas where the sheet steel substrate S, which is susceptible to corrosion, is exposed to environmental influences and the contents Packaging made of sheet metal packaging is exposed and can corrode as a result. Furthermore, this creates abrasion of the coating material, which is harmful during further processing of the sheet metal packaging products.
  • dirt particles and residues of oils and fats can accumulate in the pocket-shaped valleys Ta of the surface structure of conventional packaging sheet products, which can no longer be completely removed even when cleaning the coating surface of the packaging sheet products, due to irregularly shaped valleys with undercuts.
  • fats, cleaning agents, rolling oils or other residues from the manufacturing process of the sheet metal packaging product can accumulate in the deep and / or geometrically undefined valleys Ta, which make cleaning of the surface of the sheet metal packaging product difficult and the coating quality, such as the porosity of the tin coating on tinplate, negative can influence. Soiling of the surface as well as the formation of condensate, which is deposited in the deep valleys, also have a negative effect on the corrosion resistance.
  • FIG. 4a an image of a surface structure of a conventional tinplate according to the prior art with a tin coating of 2.8 g / m 2 on both sides is shown by way of example with the confocal topography measuring device pSurf mobile from NanoFocus AG. A 20-fold objective with a resolution of approx. 1.56 pm was used for the measurement.
  • the surface of the sheet steel substrate of this tinplate was first dressed in a first stand of the tempering mill with a work roll with a blasted surface and then in a second stand with a work roll with a ground roller surface.
  • the surface of the conventional tinplate has a statistically uncorrelated structure and thus an inhomogeneous surface topography, as can be seen from the associated height profile in FIG. 4a and from the 3D representation of the surface structure, the associated roughness profile and the autocrrelation function in FIG. 5a.
  • the surface structure of the conventional tinplate shows, in particular, a pronounced structure of grooves which extend in the rolling direction (longitudinal direction of the strip-shaped tinplate). Dirt particles and residues from rolling oils can accumulate in the grooves, which cannot be removed by normal cleaning steps. Furthermore, as can be seen in particular from the 2D height profile in FIGS. 4a and 5a and the associated roughness profile in FIG. 5a, the surface structure has pronounced peaks at which the coating can be damaged when subjected to mechanical stress.
  • the sheet metal packaging products according to the invention Due to the deterministic and homogeneous surface structure of the sheet metal packaging products according to the invention, they are free from sharp points Sp with radii of curvature greater than 0.2 mm, which could damage the coating and lead to increased abrasion of the coating material and, as a result, greater susceptibility to corrosion of the sheet metal packaging product . In this way, both the susceptibility to corrosion and the disadvantageous effects of abrasion can be avoided. Furthermore, the surfaces of the sheet metal packaging products according to the invention are also free of deep and / or geometrically undefined valleys Ta, in which dirt particles and residues, such as residual fats and rolling oils, could accumulate.
  • FIGS. 4b to 4g and 5b to 5g exemplary embodiments of sheet metal packaging products according to the invention with specific surface structures are shown.
  • the parameters of the roughness profile are listed in FIGS. 5a to 5g below the roughness profile, the abbreviations used in the table of FIGS. 5a to 5g representing the following parameters:
  • Ra mean roughness or arithmetic mean roughness (arithmetic mean of the amounts of all profile values of the roughness profile)
  • ⁇ Rq root mean square of all profile values of the roughness profile
  • Rsk is a measure of the asymmetry of the amplitude density curve
  • a hexagonal surface structure with cylindrical elevations is shown by way of example in a plan view of the surface, which elevations are arranged in a hexagonal structure, each elevation E being shaped cylindrically with an at least substantially flat or convex upper side (as from the surface profile of the figure 5d).
  • the cylindrical elevations have a mean height h and halfway up a mean diameter (FWHM o) and are (on average) apart by a distance d.
  • the mean height h of elevations is generally (regardless of the geometric shape) preferably in the range from 0.1 to 8 pm, in particular between 0.5 and 4.0 pm.
  • the diameter o preferably has average values in the range of at least 10 ⁇ m and preferably from 60 to 250 ⁇ m and in particular between 30 and 80 ⁇ m.
  • the distance d between adjacent elevations can be, for example, between 30 and 300 ⁇ m and in particular in the range from 60 to 250 ⁇ m.
  • the hexagonal basic structure shown in FIG. 4d with a plurality of elevations E can be arranged uniformly over the entire surface of a packaging sheet product according to the invention, so that a uniform, deterministic surface structure with hexagonal arrangements of elevations E results.
  • the area proportion Mrl of the plateau area of the elevations in relation to the total area of the surface of the sheet metal packaging product is preferably between 5% and 50%.
  • the number of elevations E with radii of curvature greater than 0.2 mm is preferably less than 50 per cm 2 and is in particular less than 20 per cm 2 .
  • FIG. 5e and 5g Further examples of such surface structures with a hexagonal structure of elevations E are shown in Figures 5e and 5g, each showing the surface of embodiments of a packaging sheet product according to the invention in a plan view with an associated roughness profile (height profile) and the resulting autocorrelation .
  • the exemplary embodiments of sheet metal packaging products according to the invention shown in FIGS. 5d, 5f and 5g are also suitable due to the selected surface structure a hexagonal arrangement of elevations E in particular for increasing the corrosion resistance of the sheet metal packaging products.
  • the elevations E also withstand severe mechanical stresses due to the plateau-shaped design of the upper side, whereby abrasion and damage to the coating B can be avoided. Furthermore, no dirt or residues can settle in the valleys formed between adjacent elevations.
  • the mean distance between neighboring structural elements (“peak to peak distance”) is between 60 and 250 pm.
  • IET value is measured in the standardized “iron exposure test” and describes the tin porosity of the tin coating.
  • IET value essentially depends on the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) and the tin application (in g / m 2 ).
  • FIG. 6 shows the product of the measured IET value and the square tin plating (Sn 2 ) for various tinplate samples, including conventional tinplate and tinplate according to the invention, and plotted against the average roughness Ra of the samples. From the diagram in FIG.
  • the IET value can be used to quantitatively demonstrate a positive influence of the deterministic surface structures of the tinplate samples according to the invention on their corrosion resistance of the tinplate.
  • the sheet metal packaging products according to the invention can also be used to optimize the gloss properties.
  • Figures 7 and 8 show diagrams which show the relationship between the gloss values measured on packaging sheets according to the invention (tinplate with a weight of 2.8 g / m 2 ) and the isotropy of the gloss values (measured as delta gloss values (A gloss), which represent the difference between the gloss values in the rolling direction and perpendicular to it) from the surface roughness (arithmetic surface roughness Ra).
  • a gloss delta gloss values
  • the gloss value (in gloss units GE) decreases (inversely proportional) with increasing roughness (Ra).
  • Ra roughness in the range of less than 0.4 ⁇ m
  • gloss values of more than 200 and with Ra ⁇ 0.1 ⁇ m up to approx. 1400 gloss units (GE) can be achieved with the packaging sheets according to the invention.
  • a gloss in the sheet metal packaging products according to the invention is preferably 70 gloss units (GE) or less.
  • the A-gloss value for the packaging sheets according to the invention with a deterministic surface structure is at least by a factor of 4 smaller than conventional packaging sheets with a statistically uncorrelated surface structure.
  • This improvement in the homogeneity of the gloss can be explained by the uniform surface structures of the packaging sheets according to the invention with the same height or depth of the surface structures (elevations or depressions) both longitudinally and transversely to the rolling direction (longitudinal direction of the strip).

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verpackungsblecherzeugnisse, insbesondere Weißblech oder elektrolytisch verchromtes Stahlblech (ECCS), bestehend aus einem Stahlblech-Substrat (S) mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm und einer elektrolytisch auf wenigstens einer Seite des Stahlblech-Substrats abgeschiedenen Beschichtung (B), insbesondere aus Zinn und/oder aus Chrom oder Chrom und Chromoxid. Dabei weist zumindest eine mit der Beschichtung (B) versehene Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses in mindestens einer Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen auf, wobei eine sich aus dem Oberflächenprofil ergebende Autokorrelationsfunktion eine Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 20%, bevorzugt mindestens 30% der Höhe des Hauptmaximums beträgt. Diese Verpackungsblecherzeugnisse weisen verbesserte und neuartige Oberflächeneigenschaften auf.

Description

Verpackungsblecherzeugnis mit strukturierter Oberfläche und Verfahren zur Herstellung eines solchen Verpackungsblecherzeugnisses
Die Erfindung betrifft ein Verpackungsblecherzeugnis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsblecherzeugnisses.
Kaltgewalzte Verpackungsblecherzeugnisse in Form von elektrolytisch verzinntem und spezialverchromtem Stahl sind in der DIN EN 10 202 (Europäische Norm EN 10 202: 2001) normiert. Als Verpackungsblecherzeugnisse gemäß dieser Norm werden einfach kaltgewalzte oder doppelt reduzierte weiche Stähle verstanden, die entweder elektrolytisch verzinnt (Weißblech) oder elektrolytisch spezialverchromt (Electrolytic Chromium Coated Steel, ECCS) sind. Einfach kaltgewalzte Verpackungsblecherzeugnisse liegen dabei in Nenndicken von 0,1 mm bis ca. 0,6 mm, insbesondere von 0,17 mm bis 0,49 mm vor und doppelt reduzierte Verpackungsblecherzeugnisse werden in Nenndicken von 0,13 mm bis 0,29 mm geliefert. Die Verpackungsblecherzeugnisse können dabei in Form von Bändern (welche zu Rollen aufgewickelt sind) oder in Form von Tafeln vorliegen. Die Bänder weisen dabei Nennbreiten von mindestens 600 mm auf, wobei Spaltbänder auch eine geringere Spaltbreite aufweisen können.
Unter elektrolytisch verzinntem Weißblech wird gemäß der Norm ein kaltgewalztes Blech oder Band aus unlegiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verstanden, das auf beiden Seiten mit in einem kontinuierlichen, elektrolytischen Verfahren aufgebrachtem Zinn überzogen ist. Daneben ist auch elektrolytisch differenzverzinntes Weißblech erhältlich, bei dem eine Seite (z.B. die Oberseite) eine größere Zinnauflage als die andere Seite (z.B. die Unterseite) aufweist.
Um eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine glänzende Oberfläche zu erzielen, ist es bei Weißblechen üblich, die elektrolytisch abgeschiedene Zinnschicht nach dem Verzinnen des Stahlblech-Substrats auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts von Zinn zu erhitzen und danach abzukühlen. Durch diese Temperaturbehandlung entsteht auf dem Stahlblech- Substrat ein Überzug, der aus einer Eisen-Zinn-Legierung auf der Oberfläche des Stahlblech- Substrats und einer oberflächennahen Schicht aus freiem Zinn zusammengesetzt ist. Diese oberste Schicht aus freiem Zinn verleiht dem aufgeschmolzenen Weißblech einen hohen Glanzwert. Um den Glanz der Weißblechoberfläche zu erhöhen, können gemäß der Norm geschliffene und polierte Dressierwalzen eingesetzt werden, mit denen die Zinnoberfläche des Weißblechs in einem sekundären Walzvorgang (Dressieren) nachgewalzt bzw. dressiert wird, wobei der Reduktionsgrad des sekundären Walzvorgangs beim Dressieren bevorzugt kleiner oder gleich 5 % beträgt (Glanzdressieren).
Weiterhin sind aus der Norm sogenannte „Stone-fmish/Fine-stone-fmish“-Oberflächen bekannt, die sich durch eine gerichtete Oberflächenstruktur auszeichnen, die sich bei der Verwendung von geschliffenen Dressierwalzen ergibt, die eine ausgeprägte Schleifstruktur und eine höhere Rauheit als die für eine glänzende Oberfläche verwendeten Dressierwalzen aufweisen. Weiterhin kann bei Verwendung von gestrahlten Dressierwalzen eine „gestrahlte Oberfläche“ erzielt werden. Bei Einsatz von gestrahlten Dressierwalzen kann bei Weißblech entweder eine silbermatte Oberfläche erzeugt werden, wenn die Zinnschicht aufgeschmolzen wird, oder eine matte Oberfläche, wenn die Zinnschicht nicht aufgeschmolzen wird. Daneben werden auch Dressierwalzen verwendet, welche mittels EDT („electro discharge texturing“) - Verfahren texturiert werden.
Unter elektrolytisch spezialverchromtem Stahl (ECCS) versteht die Norm kaltgewalztes, elektrolytisch behandeltes Blech oder Band aus weichem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, das eine Auflage aus metallischem Chrom unmittelbar auf dem Stahlblech- Substrat und eine Decklage aus hydratisiertem Chromoxid oder Chromhydroxid auf der metallischen Chromschicht aufweist.
Für die Oberflächenausführung von Verpackungsblecherzeugnissen gibt die Norm nominelle Oberflächenrauheiten des Stahlblech-Substrats durch definierte arithmetische Mittenrauheiten (Ra) vor, die beispielsweise bei Weißblech mit einer glänzenden Oberfläche bei Ra < 0,35 pm und bei einer silbermatt ausgeführten Weißblechoberfläche bei Ra > 0,90 pm liegen. Bei elektrolytisch spezialverchromtem Stahlblech (ECCS) liegen die von der Norm geforderten Oberflächenrauheiten bei einer „Fine-stone“-Oberfläche im Bereich von 0,25 pm bis 0,45 pm und bei einer „Stone“-Oberfläche im Bereich von 0,35 pm bis 0,60 pm.
Von der Verpackungsindustrie werden in jüngster Zeit in Bezug auf die optischen Eigenschaften der Oberflächen von Verpackungsblecherzeugnissen, wie deren Glanz, Reflexion und Helligkeit, sowie in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften, wie z.B. die Beständigkeit gegen Abrieb, zunehmend höhere Anforderungen gestellt, die von den normgemäß verfügbaren und aus dem Stand der Technik bekannten Verpackungsblecherzeugnissen nicht erfüllt werden können. Die Oberflächeneigenschaften von bekannten Verpackungsblecherzeugnissen werden dabei herkömmlich durch die Oberflächentopographie beeinflusst, die bei der Weißblechproduktion beispielsweise beim Nachwalzen (Dressieren) eingestellt wird. Durch die hierfür gängigen Herstellungsschritte, in denen z.B. beim Nachwalzen (sekundäres Kaltwalzen bzw. Dressieren) geschliffene, gestrahlte oder erodierte Dressierwalzen eingesetzt werden, können die geforderten Oberflächeneigenschaften nicht oder nur in begrenztem Maße erzielt werden, da die Strukturen der beim Nachwalzen eingesetzten Arbeitswalzen (Dressierwalzen) teilweise zu inhomogen und teilweise zu stark gerichtet sind. Bedingt durch eine inhomogene Oberflächenstruktur der Arbeitswalzen ist beispielsweise das Einstellen einer homogenen Oberfläche mit einem gerichteten Glanzeffekt nicht möglich.
Auch in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit und die Verarbeitbarkeit der Verpackungsblecherzeugnisse bei der Herstellung von Verpackungsbehältern, wie Konserven- und Getränkedosen, werden zunehmend höhere Anforderungen an das Material gestellt. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Verpackungsblecherzeugnissen könnten höhere Gewichtsauflagen der Zinnschicht bzw. der Chrom-/Chromoxid-Schicht erzeugt werden. Dies scheidet allerdings unter dem Gesichtspunkt der Ressourceneffizienz aus, weil dafür höhere Mengen der Beschichtungsmaterialien (wie Zinn und Chrom) benötigt werden. Insoweit besteht ein Bedürfnis, die Korrosionsbeständigkeit von Verpackungsblecherzeugnissen ohne eine Erhöhung der Gewichtsauflagen der elektrolytisch abgeschiedenen Beschichtung zu verbessern.
An die Verarbeitbarkeit von Verpackungsblecherzeugnissen in Umformverfahren, wie z.B. in Tiefzieh- und Abstreckziehverfahren, in denen aus dem Verpackungsblecherzeugnis Verpackungsbehälter oder Teile davon geformt werden, werden ebenfalls zunehmend höhere Anforderungen gestellt. Ein wesentliches Problem bei der Verarbeitung von Verpackungsblecherzeugnissen in Form von auf Rollen (coils) aufge wickelten Weißblechbändem basiert auf dem Abrieb von Partikeln aus der elektrolytisch abgeschiedenen Beschichtung aus Zinn. Nach der elektrolytischen Beschichtung des Stahlblech-Substrats, die regelmäßig in Bandbeschichtungsanlagen erfolgt, werden die bandförmigen Verpackungsblecherzeugnisse auf eine Rolle aufgewickelt und zur Weiterverarbeitung zur Herstellung von Verpackungen zu Elmformanlagen transportiert, dort von der Rolle abgewickelt und in Tafeln zerteilt. Bei diesem Verarbeitungsschritt werden zur Führung und Elmlenkung des Bands Rollen eingesetzt, die mit der Oberfläche des beschichteten Bands in Kontakt kommen. Dabei, und auch in den weiteren Verarbeitungsschritten beim Elmformen des Verpackungsblechs mittels Elmformwerkzeugen, können sich Partikel der
Beschichtungsmaterialien (wie Zinn) aus der Beschichtung lösen. Dadurch entsteht schädlicher Abrieb, der insbesondere beim Auf- und Abwickeln des Bands zu einer Rolle sowie beim Zerteilen der Rolle zu Tafeln und auch bei der Elmformung in Zieh- und Elmformwerkzeugen entstehen kann. Das Abriebmaterial, das zumindest im Wesentlichen aus dem Material des metallischen Überzugs (also bspw. Zinn bei Weißblechen) besteht, kann dazu führen, dass es zu einer Rückverschmutzung des Bands sowie der Führungs- und Elmlenkrollen und/oder der Elmformwerkzeuge kommt. Weiterhin kann der Abrieb von Partikeln der
Beschichtungsmaterialien an der Oberfläche der in Elmformverfahren aus den Verpackungsblecherzeugnissen hergestellten Verpackungsbehältern haften und beim Befüllen der Verpackungsbehälter mit einem Füllgut das eingebrachte Füllgut kontaminieren. Elm dies zu vermeiden, werden die beim Auf- und Abwickeln der Bänder eingesetzten Führungs- und Elmlenkrollen sowie die für die Elmformverfahren eingesetzten Zieh- und Elmformwerkzeuge regelmäßig gereinigt. Dies ist zeit- und kostenaufwendig und verringert die Effizienz der Herstellungsverfahren für die Verpackungsblecherzeugnisse und die daraus hergestellten Verpackungsbehälter.
Hiervon ausgehend liegen der Erfindung folgende Aufgaben zugrunde: Einerseits sollen die höheren Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften der Verpackungsblecherzeugnisse, wie optimierte und gezielt einstellbare Glanz-, Reflexions- und Helligkeitseigenschaften erfüllt werden. Andererseits soll auch die Korrosionsbeständigkeit der Verpackungsblecherzeugnisse bei gleichbleibender Gewichtsauflage der elektrolytisch abgeschiedenen Beschichtung sowie die Verarbeitbarkeit der Verpackungsblecherzeugnisse beim Transport und bei der Herstellung von Verpackungen mittels Elmformverfahren verbessert werden.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch ein Verpackungsblecherzeugnis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Aspekte sowie vorteilhafte Eigenschaften und Merkmale der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Zur Lösung der Aufgabe trägt ferner das Verfahren zur Herstellung von Verpackungsblecherzeugnissen mit den Merkmalen des Anspruchs 11 bei. Das erfindungsgemäße Verpackungsblecherzeugnis liegt insbesondere in Form eines elektrolytisch verzinnten Stahlblechs (Weißblech) oder in Form eines elektrolytisch verchromten Stahlblechs (ECCS) vor und besteht aus einem Stahlblech-Substrat mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm und einer elektrolytisch auf wenigstens einer Oberfläche, vorzugsweise auf beide Oberflächen des Stahlblech-Substrats abgeschiedenen Beschichtung aus Zinn (im Fall von Weißblech) oder aus Chrom-/Chromoxid (im Fall von ECCS) und weist erfindungsgemäß eine Oberflächenstruktur mit einer Mehrzahl von gleichmäßig, d.h. homogen, über die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses verteilten, periodisch wiederkehrenden Strukturelementen auf. Die Beschichtung des Verpackungsblecherzeugnisses die elektrolytisch auf wenigstens einer Seite des Stahlblech-Substrats abgeschieden ist, besteht dabei aus Zinn und/oder aus Chrom oder Chrom und Chromoxid, wobei die Beschichtung eine Zinnschicht mit einer Gewichtsauflage im Bereich von 1 bis 15 g/m2 Zinn und/oder eine Schicht aus Chrom und/oder Chromoxid mit einer Gesamtgewichtsauflage des Chroms in der Chrom-/Chromoxid-Schicht im Bereich von 5 bis 200 mg/m2 umfasst. Das Verpackungsblecherzeugnis gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine mit der Beschichtung versehene Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses in mindestens einer Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen aufweist und eine sich aus dem Oberflächenprofil ergebende Autokorrelationsfunktion mit einem absoluten Maximum und einer Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 20%, bevorzugt mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums beträgt.
Auf der elektrolytischen Beschichtung können optional noch weitere Beschichtungen oder Auflagen vorhanden sein. So kann bspw. bei Weißblech eine Passivierungsschicht aus Chrom- und/oder Chromoxid oder aus einem chromfreien Material aufgebracht sein und auf der Chrom- /Chromoxid-Beschichtung von ECCS können bspw. Polymerschichten aus thermoplastischen Kunststoffen appliziert sein. Eine Zinnbeschichtung kann dabei durch Erwärmen des verzinnten Stahlblechsubstrats auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts von Zinn aufgeschmolzen sein. Die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente an der Oberfläche des erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisses können unterschiedliche Formen aufweisen und insbesondere als konkave oder plateauförmig abgeflachte Erhebungen ausgeformt sein. Es können auch periodisch wiederkehrende Vertiefungen vorgesehen sein, welche von Erhebungen umgeben sind.
Die periodisch wiederkehrenden Strukturen werden in einem Herstellungsprozess zunächst durch sekundäres Kaltwalzen eines bereits primär kaltgewalzten Stahlblechsubstrats, insbesondere in einem Nachwalzschritt mit einem Nachwalzgrad im Bereich von 5 % bis 50 % oder einem Dressieren mit einem Nachwalzgrad von weniger als 5%, insbesondere im Bereich von 1 % bis 4 %, mittels wenigstens einer oberflächenstrukturierten Walze in die Oberfläche des Stahlblech-Substrats eingebracht und das auf diese Weise oberflächenstrukturierte Stahlblech-Substrat wird anschließend durch elektrolytisches Abscheiden der Beschichtung veredelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsblecherzeugnisses mit einer strukturierten Oberfläche, umfasst dabei folgende Schritte:
- Bereitstellen eines primär kaltgewalzten Stahlblech-Substrats (S) mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm;
- Rekristallisierendes Glühen des primär kaltgewalzten Stahlblech-Substrats
(S);
- Nachwalzen oder Dressieren des rekristallisierend geglühten Stahlblech- Substrats (S) in einem doppelgerüstigen Nachwalzwerk, wobei ein erstes Gerüst des Nachwalzwerks mindestens eine Arbeitswalze mit einer unstrukturtierten, insbesondere mit einer gestrahlten oder polierten Walzenoberfläche, und ein zweites Gerüst des Nachwalzwerks mindestens eine Arbeitswalze mit einer oberflächenstrukturierten Walzenoberfläche aufweist;
- Elektrolytisches Beschichten des nachgewalzten oder dressierten Stahlblech- Substrats (S) auf wenigstens einer Seite mit einer Beschichtung (B) aus Zinn und/oder aus Chrom oder Chrom und Chromoxid, wobei die Beschichtung (B) eine Zinnschicht mit einer Gewichtsauflage im Bereich von 1 bis 15 g/m2 Zinn und/oder eine Schicht aus Chrom bzw. Chromoxid mit einer Gesamtgewichtsauflage des Chroms in der Chrom- bzw. Chromoxid-Schicht im Bereich von 5 bis 200 mg/m2 umfasst;
- wobei sich an der Oberfläche des elektrolytisch mit der Beschichtung (B) beschichteten Stahlblechs ein Oberflächenprofil mit in mindestens einer Richtung periodisch wiederkehrenden Strukturelementen ergibt und die
Oberflächenstruktur eine Autokorrelationsfunktion aufweist, die ein absolutes Maximum und eine Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 20% und bevorzugt mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums beträgt.
Das Nachwalzen oder Dressieren des rekristallisierend geglühten Stahlblech-Substrats erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem doppelgerüstigen Nachwalzwerk, das ein erstes Gerüst mit mindestens einer Arbeitswalze mit einer unstrukturierten, insbesondere mit einer gestrahlten oder polierten Walzenoberfläche, und ein zweites Gerüst mit mindestens einer Arbeitswalze mit einer (deterministisch) oberflächenstrukturierten Walzenoberfläche umfasst. Die Walzenoberfläche der oder jeder Arbeitswalze des ersten Gerüsts ist dabei unstrukturiert in dem Sinne, dass die Walzenoberfläche eine statistisch unkorrelierte Struktur ohne periodisch wiederkehrende Muster aufweist. Dies trifft beispielsweise auf glatte, polierte oder gestrahlte Oberflächen von Arbeitswalzen oder auf Walzenoberflächen zu, die mit einem shot-blast- Texturierverfahren (SBT) oder einem Funkenerosionsverfahren („electro discharge texturing“, EDT) oder einem Elektronenstrahl- Verfahren („electro beam texturing“, EDT) behandelt worden sind. Die Walzenoberfläche der oder jeder Arbeitswalze des zweiten Gerüsts ist demgegenüber strukturiert in dem Sinne, dass die Walzenoberfläche eine korrelierte, deterministische Struktur mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen aufweist. Dies trifft beispielsweise auf Oberflächen von Arbeitswalzen zu, die mit einem gepulsten Laser, insbesondere mit einem Ultrakurzpulslaser, gezielt strukturiert worden sind um eine deterministische Oberflächenstruktur mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen zu erzeugen. Die Autokorrelationsfunktion des Oberflächenprofils solcher Arbeitswalzen mit einer (deterministisch) oberflächenstrukturierten Walzenoberfläche weist dabei in mindestens einer Richtung, insbesondere in Umfangsrichtung und/oder senkrecht dazu, ein absolutes Maximum und eine Mehrzahl von Nebenmaxima auf, deren Höhe mindestens 60%, bevorzugt mindestens 70% der Höhe des absoluten Maximums beträgt. Das Nachwalzen des rekristallisierend geglühten Stahlblech-Substrats erfolgt dabei zweckmäßig nass unter Verwendung von Kühl- und Schmiermitteln, wohingegen das Dressieren in der Regel trocken oder unter Verwendung spezieller Naßdressiermittel erfolgt. Bevorzugt werden zum Nachwalzen bzw. Dressieren zwei in Bandlaufrichtung des Stahlblechsubstrats hintereinander angeordnete Quattrogerüste eingesetzt, wobei jedes Gerüst bevorzugt über eine obere und eine untere Arbeitswalze verfügt, zwischen denen das rekristallisierend geglühte Stahlblech-Substrat durchgeführt wird. Die beiden Arbeitswalzen sind dabei senkrecht zur Bandlaufrichtung zwischen zwei größeren Stützwalzen (eine obere und eine untere Stützwalze) angeordnet, wobei die Oberfläche einer Stützwalze jeweils mit der Walzenoberfläche der zugeordneten Arbeitswalze in Kontakt steht, um die Arbeitswalze zu stabilisieren. Es können jedoch auch andere Walzgerüste, bspw. mit sechs Walzen, eingesetzt werden. Die Walzenoberfläche der beiden Arbeitswalzen des ersten bzw. des zweiten Gerüsts ist dabei zweckmäßig gleich ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, insbesondere im zweiten Gerüst zwei Arbeitswalzen mit unterschiedlich strukturierter Walzenoberfläche einzusetzen. Dadurch kann auf der Unterseite des Stahlblechsubstrats eine andere Oberflächenstruktur als auf der Oberseite eingeprägt werden.
Bei der oder jeder oberflächenstrukturierten Walze des zweiten Gerüsts kann es sich insbesondere um eine durch einen Puls-Laser, insbesondere einen Kurzpuls-Laser oder einen Ultrakurzpuls-Laser, in einem Texturierverfahren oberflächenstrukturierte Arbeitswalze (Dressierwalze) handeln, mit der das Stahlblech-Substrat in einem sekundären Kaltwalzschritt nachgewalzt oder in einem Dressierschritt dressiert wird. Beim Nachwalzen bzw. Dressieren wird die Oberflächenstruktur der Arbeitswalze in die Oberfläche des Stahlblech-Substrats eingeprägt. Die Reihenfolge der beiden Walzgerüste (also des ersten und des zweiten Gerüsts) in Bandlaufrichtung des Stahlblech-Substrats ist dabei beliebig, d.h. es kann zuerst mit dem ersten Gerüst mit der unstrukturierten Walzenoberfläche und danach mit dem zweiten Gerüst mit der strukturierten Walzenoberfläche nachgewalzt bzw. dressiert werden, oder auch umgekehrt. Eine gleichmäßigere und sauberere Oberflächenstruktur wird erzielt, wenn zuerst mit dem ersten Gerüst mit der unstrukturierten Walzenoberfläche und danach mit dem zweiten Gerüst mit der strukturierten Walzenoberfläche nachgewalzt bzw. dressiert wird, weshalb diese Variante bevorzugt ist. Dabei erfolgt mit dem ersten Gerüst eine Dickenreduktion des durch die gegenüberliegenden Arbeitswalzen durchgeführten Stahlblechsubstrats (die beim Dressieren bis zu 5 % und beim Nachwalzen zwischen 5 und 50 % beträgt).
Beim Dressieren (mit Nachwalzgraden von weniger als 5 %, insbesondere von 1 bis 4 %) erfolgt dabei eine Vorstrukturierung des bereits im ersten Kaltwalzschritt (primäres Kaltwalzen) kaltgewalzten und dabei erheblich (regelmäßig mehr als 85 %) dickenreduzierten Stahlblechsubstrats im ersten Gerüst mit den unstrukturierten Arbeitswalzen. Diese Vorstrukturierung der beim primären Kaltwalzen stark und ungleichmäßig beeinflussten Oberfläche ermöglicht das Einbringen einer besser strukturierten, deterministischen Oberflächenstruktur in dem nachfolgenden zweiten Gerüst mit den darin angeordneten Arbeitswalzen mit einer strukturierten, gleichmäßigen Oberfläche mit periodisch angeordneten Strukturelementen.
Beim Nachwalzen (mit Nachwalzgraden von mehr als 5 %, insbesondere von 10 bis 50 %) erfolgt einerseits eine weitere Dickenreduktion zur Erzielung der gewünschten Enddicke von bevorzugt weniger als 0,5 mm, zusammenmit einer damit einhergehenden Kaltverfestigung. Zusätzlich erfolgt auch beim Nachwalzen eine Vorstrukturierung des bereits im ersten Kaltwalzschritt (primäres Kaltwalzen) kaltgewalzten und dabei erheblich (regelmäßig mehr als 80 %) dickenreduzierten Stahlblechsubstrats im ersten Gerüst mit den unstrukturierten Arbeitswalzen. Diese Vorstrukturierung der Oberfläche des primär kaltgewalzten Stahlblechs in dem ersten Gerüst ist beim Nachwalzen erforderlich, um überhaupt eine strukturierte, deterministische Oberflächenstruktur einbringen zu können. Dazu wird nach dem Nachwalzen im ersten Gerüst das auf die gewünschte Enddicke nachgewalzte Stahlblech in dem nachfolgenden zweiten Gerüst mit den darin angeordneten Arbeitswalzen mit einer strukturierten, gleichmäßigen Oberflächenstruktur mit periodisch angeordneten Strukturelementen versehen.
Mit dem beschriebenen Nachwalzen oder Dressieren können Stahlblech-Substrate hergestellt werden, die ein Oberflächenprofil mit entlang ausgewählter Richtungen (insbesondere in Walzrichtung bzw. senkrecht zur Walzrichtung) periodisch wiederkehrenden Strukturen aufweisen, wobei die Periodizität sowie die Gleichmäßigkeit und die Gleichförmigkeit der Oberflächenstrukturen mittels einer Autokorrelationsfunktion quantifizierbar ist und dabei die Höhe einer Mehrzahl von Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion eines Oberflächenprofils entlang wenigstens einer Vorzugsrichtung mindestens 40% und bevorzugt mindestens 60% der Höhe des Hauptmaximums (bzw. des absoluten Maximums) beträgt.
Abweichungen in der Regelmäßigkeit von Oberflächenstrukturen sind dabei mittels der Autokorrelationsfunktion
Figure imgf000012_0001
mit z(x) = 0; x g [0, quantifizierbar. Die Autokorrelationsfunktion wird hierbei verwendet, um die Periodizität des Oberflächenprofils z(x) und speziell der Oberflächenrauheit entlang vorgegebener Richtungen (x) in der Ebene der Oberfläche zu beurteilen.
Es hat sich gezeigt, dass die gewünschten Eigenschaften der strukturierten Oberfläche der beschichteten Verpackungsblecherzeugnisse, die durch eine Autorrelationsfunktion charakterisierbar sind, deren Nebenmaxima mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums aufweisen, zumindest bei den zweifach kaltgewalzten (DR-) Stahlblechsubstraten nur mit einer zweigerüstigen Fahrweise beim Dressieren oder Nachwalzen erzielt werden können. Elm beschichtete Verpackungsbleche (also Weißbleche oder ECCS) mit einer Autorrelationsfunktion, deren Nebenmaxima mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums aufweisen, hersteilen zu können, ist es erforderlich, bereits im Stahlblechsubstrat eine Oberflächenstruktur mit einer Autorrelationsfunktion zu erzeugen, deren Nebenmaxima mindestens 40% der Höhe des absoluten Maximums aufweisen, da beim elektrolytischen Beschichten der strukturierten Oberfläche des Substrats in gewissem eine Einebnung der periodisch wiederkehrende Strukturelemente erfolgt.
Gegenstand der Erfindung ist daher als Zwischenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm, dessen Oberfläche in mindestens einer Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen aufweist, wobei eine sich aus dem Oberflächenprofil ergebende Autokorrelationsfunktion eine Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 40% der Höhe des Hauptmaximums beträgt. Bevorzugt weisen die Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion entlang einer Vorzugsrichtung eine Höhe von mindestens 50% der Höhe des Hauptmaximums und besonders bevorzugt mindestens 60% der Höhe des Hauptmaximums auf.
Bei der elektrolytischen Abscheidung der Beschichtung auf dem oberflächenstrukturierten Stahlblech-Substrat behält das beschichtete Stahlblech die vorher eingebrachte Oberflächenstrukturierung zumindest im Wesentlichen bei, da sich beim elektrolytischen Abscheiden der Beschichtung das Beschichtungsmaterial (Zinn bei Weißblech bzw. Chrom- /Chromoxid bei ECCS) gleichmäßig, d.h. mit einer zumindest weitgehend homogenen Auflage, auf der strukturierten Oberfläche des Stahlblech-Substrats kontumah abscheidet. Entsprechend der Oberflächenstrukturierung des Stahlblech-Substrats weist das auf diese Weise hergestellte Verpackungsblecherzeugnis, ebenso wie das Substrat, ein Oberflächenprofil mit einer Mehrzahl von gleichmäßig über die Oberfläche verteilten, zumindest in einer Richtung periodisch wiederkehrenden Strukturen auf. Dadurch erhält das erfindungsgemäße Verpackungsblecherzeugnis eine deterministische Oberflächenstruktur mit einer Oberfläche, welche eine definierte und reproduzierbare Topographie aufweist, die sich insbesondere von einer Topographie mit einer statistischen Verteilung von Oberflächenstrukturen wie Erhebungen, Vertiefungen und scharfen Spitzen unterscheidet.
Die erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse weisen folglich an ihrer Oberfläche in mindestens einer (ausgewählten) Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturen auf, wobei sich aus dem Oberflächenprofil eine Autokorrelationsfunktion mit einer eine Mehrzahl von Nebenmaxima ergibt und die Höhe der Nebenmaxima erfindungsgemäß mindestens 20%, bevorzugt mindestens 30% der Höhe des Hauptmaximums beträgt. Eine elektrolytisch auf das nachgewalzte oder dressierte Stahlblechsubstrat aufgebrachte Zinn- Beschichtung kann gegebenenfalls noch zusätzlich aufgeschmolzen werden, wobei beim Aufschmelzen der Beschichtung eine weitere Einebnung der Oberflächenstrukturen und dadurch eine Reduzierung der Höhe der Nebenmaxima der Autorrelationsfunktion erfolgt. Bevorzugt weißen die Weißbleche mit aufgeschmolzener Zinnschicht immer noch eine Autorrelationsfunktion auf, deren Nebenmaxima mindestens 20% der Höhe des absoluten Maximums aufweisen. Es wurde festgestellt, dass sich die Oberflächenstruktur des Stahlblechsubstrats zumindest weitgehend beibehalten lässt, wenn das Stahlsubstrat elektrolytisch mit einer metallischen Beschichtung, insbesondere einer Zinnbeschichtung oder einer Beschichtung aus Chrom und Chromoxid, beschichtet wird. Zwar wird durch die elektrolytische Beschichtung das regelmäßige Oberflächenprofil des Stahlblechsubstrats geringfügig geglättet. Dennoch bleibt auch nach der elektrolytischen Beschichtung das Oberflächenprofil des beschichteten Verpackungsblecherzeugnisses mit den periodisch wiederkehrenden Strukturen überraschend und deutlich an den Mindesthöhen einer Mehrzahl von Nebenmaxima in der Autorrelationsfunktion von mehr als 20 % (bei aufgeschmolzenen Zinnbeschichtungen), bevorzugt von mehr als 30% erkennbar vorhanden.
Durch eine gezielte Auswahl und Einstellung der Oberflächentopologie können mit den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen die oberflächensensitiven Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Glanz und Abrieb gezielt eingestellt und an verschiedene Anwendungsfälle angepasst werden. So können beispielsweise die optischen
Oberflächeneigenschaften des Verpackungsblecherzeugnisses, wie Glanz, Reflexion und Helligkeit, durch Auswahl und Einstellung der Oberflächenstruktur beeinflusst und an gewünschte Eigenschaften und Anwendungen angepasst werden. Weiterhin kann durch Auswahl und Einstellung einer passenden Oberflächenstruktur die Korrosionsbeständigkeit des Verpackungsblecherzeugnisses verbessert und der Abrieb beim Transport und der
Weiterverarbeitung des Verpackungsblecherzeugnisses minimiert werden.
So kann durch die Erfindung bspw. eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Verpackungsblecherzeugnisses ermöglicht werden, ohne dass die Gewichtsauflage der Beschichtung erhöht werden muss, indem eine deterministische Strukturierung der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses mit konvex oder plateauförmig ausgebildeten und periodisch an der Oberfläche wiederkehrenden Erhebungen erfolgt. Bedingt durch diese Ausbildung der Oberflächenstruktur weist die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses bei dieser Ausführungsform der Erfindung, im Gegensatz zu herkömmlichen Verpackungsblecherzeugnissen mit einer statistisch verteilten Oberflächenstruktur, keine scharfen Spitzen auf, die bei mechanischer Beanspruchung der Verpackungsbleche abbrechen können oder an denen es zu Beschädigungen der Beschichtung kommen kann. Die erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse können daher auch ohne eine Beeinträchtigung der Korrosionsbeständigkeit besser verarbeitet werden, da sie widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchungen sind.
Die Oberflächenrauheit (insbesondere die arithmetische Mittenrauheit Ra) liegt dabei je nach Anwendungs- und Optimierungsfall im Bereich von 0,01 bis 2,0 pm, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1,0 pmund insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,3 pm. Die geringe Oberflächenrauheit ist dabei an die geringe Dicke des Stahlblech-Substrats angepasst, die im Bereich für Feinstbleche zwischen 0,1 mm und 0,6 mm liegt. Durch die geringe Oberflächenrauheit lassen sich homogene Oberflächeneigenschaften erzielen, die die Korrosionsbeständigkeit des Verpackungsblecherzeugnisses auch bei (mechanischer) Belastung während des Transports und beim Umformen in Umformwerkzeugen verbessern. Durch die geringe Oberflächenrauheit werden ferner beim Transport und Umformen der Verpackungsblecherzeugnisse weniger Partikel und/oder Staub des Materials der Beschichtung von der Oberfläche des beschichteten Verpackungsblecherzeugnisses abgelöst, wodurch sich weniger korrosionsanfällige Stellen mit einer beschädigten oder vollständig abgelösten Beschichtungsauflage bilden können.
Die (deterministischen) Oberflächenstrukturen zeichnen sich in bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung bspw. durch ein regelmäßig angeordnetes Muster mit periodisch wiederkehrenden Erhebungen aus. Wenn hierbei von Erhebungen gesprochen wird, sind dabei Stellen an der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses gemeint, die um eine mittlere Höhe (h) über ein über die gesamte Oberfläche gemitteltes Oberflächenniveau herausragen. Die Erhebungen können dabei konvex oder an ihrer Oberseite plateauförmig abgeflacht sein und sind von Vertiefungen umgeben, die bevorzugt eben oder konkav ausgebildet sind. Der in den Vertiefungen gemessene Ra-Wert ist vorzugsweise kleiner gleich 0,1 pm.
Die Erhebungen weisen dabei zweckmäßig eine (mittlere) Höhe (h) von 0,1 bis 8,0 pm, insbesondere von 0,2 bis 4,0 pm und bevorzugt von weniger als 3,0 pm auf. Entsprechend liegt die (mittlere) Tiefe (t) der Vertiefungen im Bereich von 0,1 bis 8,0 pm, insbesondere von 0,2 bis 4,0 pm und bevorzugt bei weniger als 3,0 pm. Bevorzugt weisen die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente, insbesondere die Erhebungen oder Vertiefungen, eine Breite in halber Höhe („full width at half maximum“, FWHM) von mindestens 10 gm und insbesondere im Bereich von 60 gm bis 250 gm auf. Die Erhebungen können verschiedene geometrische Formen annehmen und insbesondere rechteckig, streifen- oder stegförmig, quadratisch, zylindrisch, blattförmig, sichelförmig, ringförmig, etc. ausgebildet sein. Die Erhebungen können dabei jeweils die gleiche Form oder auch unterschiedliche Formen aufweisen. Eine derartige Oberflächenstruktur mit konvexen oder plateauförmigen Erhebungen erweist sich in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit des Verpackungsblecherzeugnisses als vorteilhaft, weil im Vergleich zu einer stochastischen Oberflächenstruktur mit scharfen Spitzen (mit einem Krümmungsradius < 0,2 mm) an der konvexen oder plateauförmig abgeflachten Oberseite der Erhebungen bei mechanischer Belastung eine geringere Gefahr einer Beschädigung der Beschichtung besteht. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Oberflächenstrukturen von Verpackungsblecherzeugnissen mit scharfen Spitzen besteht bei mechanischer Belastung die Gefahr, dass die scharfen Spitzen abbrechen oder die Beschichtung an den scharfen Spitzen abgelöst wird, wodurch sich unbeschichtete Bereiche ergeben, in denen der Stahl des darunterliegenden Stahlblech-Substrats frei liegend den Umwelteinflüssen oder den teils aggressiven Füllgütern der Verpackungen ausgesetzt ist und dadurch zur Oxidation bzw. Korrosion neigt.
Ein Parameter zur quantitativen Beschreibung der Korrosionseigenschaften von Weißblech ist der sogenannte IET-Wert, der in dem standardisierten „Iron-Exposure-Test“ gemessen wird und die Zinnporigkeit der Zinnbeschichtung beschreibt. Bei konstanten Bedingungen des Herstellungsverfahrens, wie Vorbehandlung (Reinigung), Gesamtzinnauflage und konstanten Verfahrensparametem hängt die Zinnporigkeit (IET-Wert) im Wesentlichen von der Oberflächenrauheit (arithmetische Mittenrauheit Ra) und (quadratisch) von der Zinnauflage Sn (in g/m2) ab. Bei Weißblechen mit einer vorgegebenen Gewichtsauflage Sn des Zinn (m/A, Masse pro Fläche in g/m2) und einer vorgegebenen Mittenrauheit Ra können mit der Erfindung im Iron Exposure Test (IET) folgende Stromdichten jIET = I ZA (elektr. Strom pro Fläche in mA/cm2 ) multipliziert mit dem Quadrat der Gewichtsauflage Sn (in g/m2) erzielt werden:
• bei Mittenrauheiten von Ra < 1,0 pm: jIET · Sn2< 1,9 (mA/cm2) -(g/m2)2 • bei Mittenrauheiten (Ra) im Bereich von 1,0 mih < Ra < 2,0 mih: jIET · Sn2 < 3,3 (m A/cm2) · (g/m2)2.
Eine für Verpackungsanwendungen maximal tolerierbare Zinnporigkeit liegt bevorzugt bei IET- Werten < 0,5 mA/cm2.
Eine deterministische Oberflächenstruktur mit plateauförmigen oder konvexen Erhebungen erweist sich weiterhin vorteilhaft in Bezug auf eine geringere Abriebsneigung. Im Vergleich zu einer stochastischen Oberflächenstruktur mit scharfen Spitzen, die bei mechanischer Belastung abbrechen können, besteht an den plateauförmigen Abflachungen der Erhebungen eine geringere Gefahr, dass es zu einer Beschädigung der Beschichtung und dadurch zu Abrieb kommt.
Zur Verminderung des Abriebs ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Oberflächenstruktur eine Mehrzahl von Steg- oder streifenförmigen und parallel zueinander verlaufenden Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist. Wenn das Stahlblech-Substrat in der Form eines sich in einer Bandlängsrichtung erstreckenden Bands vorliegt, ist es dabei zweckmäßig, wenn sich die steg- oder streifenförmigen Erhebungen bzw. Vertiefungen in Bandlängsrichtung erstrecken. Die sich dabei ergebenden Vertiefungen bilden ein gleichmäßig über der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses verteiltes Reservoir zur Aufnahme von Partikeln der Beschichtung, die sich durch Abrieb von der Beschichtung ablösen. Die von der Beschichtung abgelösten Partikel können sich in dem Reservoir der Vertiefungen sammeln und werden dadurch an der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses gebunden und können sich deshalb nicht an Führungs- oder Umlenkrollen oder an Umformwerkzeugen anlagem und diese verschmutzen. Die gleichmäßig über die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses verteilten Vertiefungen bilden dabei zweckmäßig offene oder geschlossene Kammern aus, welche die durch Abrieb von der Beschichtung gelösten Partikel aufnehmen können. Die von den Vertiefungen gebildeten Kammern sind dabei von Erhebungen umgeben, die die Kammern vollständig umschließen. Es ist aber auch möglich, dass benachbarte Kammern über Verbindungskanäle miteinander in Verbindung stehen. Dies ermöglicht ein Herausschieben von Partikeln des Beschichtungsmaterials aus einer Kammer in eine benachbarte Kammer, beispielsweise beim Transport des Bands über Führungs- oder Umlenkrollen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung des Abriebs über die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses und dadurch eine vollständige Aufnahme des Abriebs in dem durch die Vertiefungen gebildeten Reservoir ermöglicht. Zweckmäßig ist dabei, wenn die Höhe der Erhebungen bzw. die Tiefe der Vertiefungen für alle Erhebungen/ Vertiefungen zumindest im Wesentlichen homogen ist. Dadurch bildet sich ein gleichmäßig über die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses verteiltes Reservoir für die Aufnahme von Abrieb aus. Ein ausreichendes Aufnahmevolumen des Reservoirs kann erzielt werden, wenn der Flächenanteil der Erhebungen an der Gesamtfläche des Verpackungsblecherzeugnisses zwischen 20 % und 50 % und bevorzugt zwischen 24 % und 45 % liegt. Entsprechend liegt dabei der Flächenanteil der Vertiefungen an der Gesamtfläche des Verpackungsblecherzeugnisses zwischen 50 % und 80 % und bevorzugt zwischen 55 % und 76 %.
Die Einstellung definierter Glanzeigenschaften und insbesondere die Erzielung hoher und weitgehend richtungsunabhängiger Glanzwerte kann erreicht werden, wenn die Oberflächenstruktur konvexe oder plateauförmige Erhebungen und nutenförmige Vertiefungen aufweist. Die Erhebungen sind dabei zweckmäßig konvex oder weisen an ihrer Oberseite ein weitgehend ebenes Plateau auf. Die nutenförmigen Vertiefungen weisen einen zumindest weitgehend ebenen Nutgrund auf. Die Flankenwände zwischen dem Nutgrund der Vertiefungen und der Oberseite der Erhebungen können dabei vertikal stehen oder (bspw. in Form eines Konus bzw. eines Kegelstumpfs) zur Vertikalen geneigt sein. Im Querschnitt weisen die Erhebungen bspw. eine rechteckige Form oder eine Trapez-Form auf. Aus fertigungstechnischen Gründen stellt sich in der Regel die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes ein, das sich zur Oberfläche hin verjüngt.
Ein regelmäßig angeordnetes Muster mit Erhebungen und/oder Vertiefungen führt zu einer optisch homogenen Oberfläche und dadurch zu einer Verbesserung der Glanzeigenschaften. Eine optisch homogene Oberfläche lässt sich erzielen, wenn die Erhebungen und die Vertiefungen zumindest im Wesentlichen gleich groß sind. Insbesondere wenn die Strukturelemente Vertiefungen mit einem zumindest im Wesentlichen ebenen
Vertiefungsgrund umfassen, ist es zur Erzielung hoher Glanzwerte von Vorteil, wenn die Flächen des Vertiefungsgrunds der einzelnen Strukturelemente zumindest im Wesentlichen gleich groß sind.
Mit erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen können auf diese Weise Glanzwerte von mehr als 50 Glanzeinheiten (GE) und bevorzugt mehr als 100 Glanzeinheiten (GE), insbesondere zwischen 100 und 800 Glanzeinheiten (GE) bei einer Oberflächenrauheit (Ra) von weniger als 0,5 gm und mehr als 0,1 gm erzielt werden. Die Glanzeigenschaften zeichnen sich dabei durch eine hohe Isotropie in der Ebene der Oberfläche aus. Die Oberfläche der Verpackungsblecherzeugnisse kann einen zumindest im Wesentlichen richtungsunabhängigen Glanzwert aufweisen, wobei die Differenz des Glanzwerts (AGlanz) in der Walzrichtung und einer dazu senkrecht stehenden Querrichtung bevorzugt kleiner als 100 Glanzeinheiten (GE) ist und besonders bevorzugt bei 70 Glanzeinheiten (GE) oder weniger liegt, insbesondere bei einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,01 bis 2,0 gm.
Die erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse können erforderlichenfalls mit weiteren Beschichtungen oder Auflagen versehen werden. So können bspw. die Weißbleche gemäß der Erfindung mit einer Chrom-/Chromoxid-Beschichtung oder auch durch nasschemische Applikation einer chromfreien Passivierungsschicht passiviert werden, um eine ungehinderte Oxidation der Zinnoberfläche zu vermeiden. Weiterhin können auf den Oberflächen der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse organische Überzüge, wie z.B. organische Lacke oder Polymerbeschichtungen aus thermoplastischen Polymeren wie PET, PP oder PE oder Mischungen davon aufgebracht werden, um die Korrosionsbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Säuren und schwefelhaltige Materialien und die Umformbarkeit des Materials zu erhöhen.
Diese und weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen. Die Zeichnungen zeigen:
Figur 1: schematische Darstellung erfindungsgemäßer Verpackungsblecherzeugnisse in einer Schnittansicht, wobei Figur la ein Verpackungsblecherzeugnis bestehend aus einem Stahlblech-Substrat und einer Beschichtung und Fig. lb ein Verpackungsblecherzeugnis bestehend aus einem Stahlblech-Substrat mit einer Beschichtung und einer darauf aufgebrachten Auflage zeigt;
Figur 2: vergrößerte, schematische Schnittdarstellung im Bereich der Oberfläche der
Beschichtung eines Verpackungsblecherzeugnisses gemäß der Erfindung;
Figur 3: Schematische Schnittdarstellung im Oberflächenbereich eines
Verpackungsblecherzeugnisses nach dem Stand der Technik (Fig. 3a) und gemäß der Erfindung (Fig. 3b), jeweils vor (linke Seite) und nach (rechte Seite) dem Aufbringen der Beschichtung auf dem Stahlblech-Substrat;
Figur 4a: Mikroskopische Darstellung der Oberfläche eines herkömmlichen
Verpackungsblecherzeugnisses nach dem Stand der Technik mit einem zugehörigen Oberflächenprofil (Höhenprofil), wobei die Oberfläche des Stahlblechs-Substrats vor dem Aufbringen der Beschichtung durch eine gestrahlte bzw. eine geschliffene Dressierwalze dressiert worden ist;
Figur 4b bis 4g: Höhenprofile der Oberfläche von oberflächenstrukturierten
Dressierwalzen (jeweils linke Seite) und der mit dieser Dressierwalze dressierten Oberflächen von erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen vor (Figuren 4b, 4c und 4d ) oder nach (Figuren 4e, 4f und 4g) dem elektrolytischen Aufbringen der Beschichtung (jeweils rechte Seite);
Figur 5a bis 5g: Dreidimensionale mikroskopische Darstellungen von
Oberflächenprofilen der Stahlbleche gemäß den Figuren 4a sowie 4b bis 4g (in der Figur jeweils oben), zusammen mit einem Rauheitsprofil der Oberfläche (jeweils unten) und der sich aus dem Rauheitsprofil ergebenden Autokorrelationsfunktion (jeweils in der Mitte der Figur), wobei die mikroskopische Darstellung der Oberfläche, das Rauheitsprofil und die zugehörigen Autokorrelationsfunktionen jeweils vor dem elektrolytischen Abscheiden einer Zinnbeschichtung (Figuren 5b, 5c und 5d, links), nach dem elektrolytischen Abscheiden einer Zinnbeschichtung (Figur 5a, links bzw. Figuren 5b, 5c und 5d jeweils Mitte) sowie nach (jeweils rechte Seite) einem Aufschmelzen der Zinnbeschichtung gezeigt ist;
Figur 6: Darstellung der im „Iron-Exposure-Test“ (IET) an erfindungsgemäßen und nicht-erfindungsgemäßen Weißblechen gemessenen IET-Werten multipliziert mit dem Quadrat der Zinnauflage in Abhängigkeit der Oberflächenrauheit (arithmetische Mittenrauheit Ra in pm) der Weißblechproben; Figur 7: Darstellung der Abhängigkeit an erfindungsgemäßen und nicht- erfindungsgemäßen Weißblechen gemessenen Glanzwerte (in Glanzeinheiten GE) von der Oberflächenrauheit (arithmetische Mittenrauheit Ra in pm);
Figur 8: Darstellung der Abhängigkeit der Isotropie der an erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Weißblechen gemessenen Glanzwerte (als AGlanz-Werte in Glanzeinheiten GE) von der Oberflächenrauheit (arithmetische Mittenrauheit Ra in pm);
In Fig. la ist ein Verpackungsblecherzeugnis schematisch im Schnitt dargestellt. Das Verpackungsblecherzeugnis besteht dabei aus einem Stahlblechsubstrat S mit einer Dicke im F einstblechbereich (0,1 mm bis 0,6 mm) und einer elektrolytisch auf dem Stahlblechsubstrat S abgeschiedenen Beschichtung B. Bei dem Stahlblechsubstrat handelt es sich um ein kaltgewalztes Stahlblech aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Geeignete Zusammensetzungen des Stahls des Stahlblechsubstrats S sind in der europäischen Norm DIN EN 10 202 definiert. Das Stahlblechsubstrat S weist bevorzugt folgende Zusammensetzung in Bezug auf die Gewichtsanteile der Legierungsbestandteile des Stahls auf:
- C: 0,01 - 0,1 %,
- Si: < 0,03 %,
- Mn: 0,1 - 0,6 %
- P: < 0,03 %,
- S: 0,001 - 0,03 %,
- Al: 0,002 - 0,1 %,
- N: 0,001 - 0,12 %, bevorzugt weniger als 0,07 %
- optional Cr: < 0,1 %, bevorzugt 0,01 - 0,05%,
- optional Ni: < 0,1 %, bevorzugt 0,01 - 0,05 %,
- optional Cu: < 0,1 %, bevorzugt 0,002 - 0,05 %,
- optional Ti: < 0,09 %,
- optional B: < 0,005 %,
- optional Nb: < 0,02 %,
- optional Mo: < 0,02 %,
- optional Sn: < 0,03 %, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Bei der Beschichtung B kann es sich um eine Zinnbeschichtung oder um eine Beschichtung aus Chrom und Chromoxid (sowie ggf. Chromhydroxiden) handeln. Im Falle einer
Zinnbeschichtung wird von Weißblech gesprochen. Im Falle einer Chrom-/Chromoxid- Beschichtung, die elektrolytisch auf dem Stahlblechsubstrat abgeschieden worden ist, spricht man von elektrolytisch spezialverchromtem Stahlblech (Electrolytic Chromium Coated Steel, ECCS). Die Gewichtsauflagen der Beschichtung B liegen bei Weißblech typischerweise im Bereich von 1 bis 15 g/m2 und insbesondere zwischen 2 und 6 g/m2 Zinn. Bei ECCS liegt die Gewichtsauflage des Chroms in der Chrom-Chromoxid-Schicht typischerweise im Bereich von 50 bis 200 mg/m2 und insbesondere zwischen 70 und 150 mg/m2.
Auf die Beschichtung B können dabei weitere Beschichtungen oder Auflagen, beispielsweise in Form von Passivierungsschichten oder organischen Auflagen wie Lacke oder
Polymerbeschichtungen, appliziert werden. Dies ist in Fig. lb schematisch gezeigt, indem auf der Beschichtung B eine Auflage P dargestellt ist. Bei der Auflage P kann es sich beispielsweise bei Weißblech um eine Passivierungsschicht handeln. Die Passivierungsschicht kann dabei, wie bei Weißblech üblich, aus metallischem Chrom und/oder Chromoxid zusammengesetzt sein. Bei der Passivierungsschicht kann es sich jedoch auch um eine nasschemisch auf die Zinnoberfläche aufgebrachte chromfreie Passivierungsschicht handeln. Die Passivierungsschicht soll bei Weißblech ein ungehindertes Oxidwachstum an der Zinnoberfläche vermeiden und dadurch eine Lagerstabilität des Weißblechs über längere Zeiträume ohne Oxidation der Zinnoberfläche sicherstellen. Bei Weißblech kann ferner die Oberfläche der Beschichtung oder die gesamte Zinnbeschichtung nach deren elektrolytischer Abscheidung auf dem Stahlblech-Substrat durch Erwärmen des Weißblechs auf Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur von Zinn aufgeschmolzen werden.
Die Auflage P kann auch durch eine organische Auflage, wie z.B. durch einen organischen Lack oder durch eine Polymerbeschichtung aus einem thermoplastischen Polymer, insbesondere PET oder PP, gebildet sein. Insbesondere bei ECCS ist es üblich, die Chromoxid- Oberfläche des ECCS mit einer Polymerbeschichtung aus einem thermoplastischen Polymer, beispielsweise durch Auflaminieren einer PET- oder PP -Folie, zu beschichten, um die Korrosionsbeständigkeit und die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Säuren und auch die Umformbarkeit des Materials zu verbessern.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisses im Bereich der Oberfläche der Beschichtung B gezeigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses eine Mehrzahl von (in der gezeigten Schnittdarstellung) nebeneinander angeordneten Erhebungen E und dazwischenliegende Vertiefungen V auf. Die Erhebungen E weisen dabei eine (mittlere) Höhe h über einem durchschnittlichen Oberflächenniveau 0 auf. Die Vertiefungen V weisen gegenüber dem durchschnittlichen Oberflächenniveau 0 eine Tiefe t auf. Die Vertiefungen V sind dabei nutenförmig mit einem zumindest weitgehend ebenen Nutengrund cl, c2, c3 ausgebildet. Die Erhebungen E sind plateauförmig ausgebildet mit einer im Wesentlichen ebenen Plateau-Fläche bl, b2, b3, b4. Die Flanken al, a2, a3, a4 der Vertiefungen V und der Erhebungen E sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, leicht gegenüber der vertikalen Ebene geneigt. In der in Fig. 2 gezeigten Schnittdarstellung ergeben sich daraus für die Form der Erhebungen E gleichschenklige Trapeze bzw. Kegelstümpfe, die sich zur Oberfläche hin konisch verjüngen (Gauß- oder Tophat-Profil).
Zur Erzielung homogener Oberflächeneigenschaften ist es zweckmäßig, wenn die Form und Anordnung der Erhebungen E und der Vertiefungen V möglichst gleich- bzw. regelmäßig sind.
Insbesondere sind die Flächen des Nutengrunds cl, c2, c3 der nutenförmigen Vertiefungen V möglichst gleich groß. Abweichungen sind vorzugsweise kleiner gleich 10%. In entsprechender Weise sind auch die Plateau-Flächen (bl bis b4) der plateauförmig ausgebildeten Erhebungen bevorzugt annähernd gleich groß und die Flanken al - a4, die sich zwischen den Vertiefüngen V und den dazu benachbarten Erhebungen E erstrecken, zeigen bevorzugt auch keine Unterschiede in der Neigung. Die Höhen h der Erhebungen können um maximal 25% variieren und die Tiefen t der Vertiefungen schwanken bevorzugt ebenfalls nur geringfügig um ca. 10% oder weniger.
Die Gleichförmigkeit und Regelmäßigkeit der Oberflächenstrukturen der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse lässt sich mit Hilfe der Autokorrelation mathematisch beschreiben. Die Autokorrelation (auch Kreuzautokorrel ation) beschreibt allgemein die Korrelation eines Signals oder eines Profils z(x) mit sich selbst zu einem früheren Zeitpunkt oder an einem anderen Ort x.
Ohne Verschiebung gibt Yzz(0) die Varianz der Höhenwerte z(x) des Profils mit x im Intervall von 0 bis l wieder: (Varianz) bzw. = Rq 2
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Für die Berechnung von Rauheitskennwerten ist gemäß DIN EN ISO 4288:1998-04 im Rauheitsbereich Ra = 0,1 pm bis 1 pm vorzugsweise eine Taststrecke lt von 4,8 mm zu verwenden. Nach Gauß-Hochpassfilterung mit Grenzwellenlänge Lc= 0,8 mm und Abtrennen der Randbereiche, bleibt so für die Kennwerteberechnung eine Auswertelänge l = 4 mm übrig.
In den Figuren 5a sowie 5b bis 5g sind (jeweils in der Figur unten) Oberflächenprofile (Rauheitsprofile) eines herkömmlichen Verpackungsblecherzeugnisses (Figur 5a) und von Verpackungsblecherzeugnissen gemäß der Erfindung (Figuren 5b bis 5g) und zugehörige Autokorrelationsfunktionen des Oberflächenprofils (jeweils in der Mitte der Figur) gezeigt. Dabei zeigt Figur 5a die Oberflächenstruktur von Weißblechen mit einem herkömmlichen Stahlsubstrat mit einer statistisch unkorrelierten Oberflächenstruktur. Die Figuren 5b bis 5d zeigen die Oberflächenstruktur von erfmdungsgemäßen Stahlblechen vor der Beschichtung mit Zinn (linke Seite) sowie nach einer beidseitigen elektrolytischen Beschichtung mit einer Zinnauflage von 2,8 g/m2 (Mitte und rechte Seite der Figur), wobei das mittlere Bild jeweils die Zinn-Oberfläche im aufgeschmolzenen Zustand und das rechte Bild die Zinn-Oberfläche vor dem Aufschmelzen zeigt. Die Figuren 5e bis 5g zeigen weitere Beispiele für die Oberflächenstruktur von Weißblechen gemäß der Erfindung (vor und nach einem Aufschmelzen der Zinnbeschichtung).
Dabei sind die Amplituden der Autokorrelation bezüglich des Hauptmaximum H (bei x=0)
Y (x) normiert (normierte Autorrelationsfunktion — ^ — ). Die Höhe der Nebenmaxima N der normierten Autorrelationsfunktion, die wegen der Normierung maximal 1 bzw. 100% betragen können, stellen ein Maß für die Regelmäßigkeit und Gleichförmigkeit der periodisch entlang der ausgewählten Richtung (x) in der Oberflächenebene dar. Wegen ihrer Symmetrieeigenschaft ( Yzz(— x) = Yzz(c) ) ist die Autokorrelationsfunktion in den Figuren nur für positive x-Werte dargestellt; für negative Werte verhält sie sich spiegelbildlich zur Ordinate. Zur Bestimmung der höchsten (Neben-)Maxima der Autokorrelation des Oberflächenprofils ist die Messstrecke möglichst in eine der Vorzugsrichtungen der Probe zu legen, insbesondere in Bandlängsrichtung (bzw. der Walzrichtung des kaltgewalzten Verpackungsblechs) oder senkrecht dazu.
Aus einem Vergleich der nicht-erfindungsgemäßen Vergleichsprobe gemäß Figur 5a mit den Verpackungsblecherzeugnissen gemäß der Erfindung (Figuren 5b bis 5g) ergibt sich, dass die erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse eine Autokorrelationsfunktion aufweisen, die neben dem Hauptmaximum bei x = 0 mehrere Nebenmaxima aufweisen, die mindestens eine Amplitude von 20 % des Hauptmaximum erreichen, wohingegen die Höhe der Nebenmaxima bei der nicht-erfindungsgemäßen Vergleichsprobe bei (deutlich) weniger als 20 % liegen. Die erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse mit einer deterministischen Oberflächenstruktur weisen demnach ein wesentlich gleichförmigeres Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen auf.
Die Form der periodisch wiederkehrenden Strukturelemente, insbesondere der Erhebungen E und der Vertiefungen V, kann dabei jeweils an den Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse bzw. den Vorgaben zur Herstellung von Verpackungen daraus angepasst werden. Geeignete Querschnitts-Formen für die Erhebungen E und die Vertiefungen V können im Wesentlichen trapezförmig und kalottenförmig sein.
Die Erhebungen E und die Vertiefungen V können in der Fläche auch kreisförmig oder ringförmig ausgebildet sein. Für besondere Anwendungen, insbesondere zur Erzielung homogener optischer Eigenschaften wie Reflexions- und Glanzvermögen, haben sich streifen- bzw. stegförmig ausgebildete Erhebungen E oder Vertiefungen V als vorteilhaft erwiesen. Die Erhebungen E können konvex sein oder in bevorzugter Weise eine plateauförmig abgeflachte, möglichst ebene Oberseite aufweisen. Die Vertiefüngen V weisen zweckmäßig eine weitgehend ebene Vertiefungsfläche auf.
Beispiele für Oberflächenstrukturen mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen sind in den Figuren 4b bis 4g gezeigt, wobei darin jeweils (in einer Draufsicht mit zugehörigem Höhenprofil) auf der linken Seite die Oberfläche der Arbeitswalze dargestellt ist, mit der das Stahlblech-Substrat vor dem elektrolytischen Applizieren der Beschichtung B kaltgewalzt (dressiert) worden ist, und auf der rechten Seite jeweils die sich daraus ergebende Oberflächenstruktur der dressierten Oberfläche des Stahlblech-Substrats dargestellt ist. Die Daten der beim sekundären Kaltwalzen (Dressieren) des Stahlblech-Substrats eingesetzten Walzen(paare) sind aus Tabelle 1 entnehmbar.
In den Beispielen der Figuren 4b bis 4d wurde zum Nachwalzen (sekundäres Kaltwalzen) des Stahlblech-Substrats ein Nachwalzwerk eingesetzt, das in einem ersten Gerüst mit einer ersten Arbeitswalze mit gestrahlter Walzenoberfläche und in einem zweiten Gerüst mit einer zweiten Arbeitswalze mit strukturierter Walzenoberfläche ausgestattet war. Die Oberflächenstruktur der strukturierten Walzenoberfläche der zweiten Arbeitswalze ist dabei in den Figuren 4b bis 4d jeweils links in der Figur gezeigt. In den Beispielen der Figuren 4e bis 4g wurde zum sekundären Kaltwalzen des Stahlblech- Substrats ein Nachwalzwerk eingesetzt, das in einem ersten Gerüst mit einer ersten Arbeitswalze mit strukturierter Walzenoberfläche und in einem zweiten Gerüst mit einer zweiten Arbeitswalze mit polierter Walzenoberfläche ausgestattet war. Die Oberflächenstruktur der strukturierter Walzenoberfläche der ersten Arbeitswalze ist dabei in den Figuren 4e bis 4g jeweils links in der Figur gezeigt.
Durch die in den Figuren 3b bis 3j gezeigten Oberflächentopographien der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse lässt sich eine gleichmäßig über die Oberfläche verteilte Oberflächenrauheit mit einer arithmetischen Mittenrauheit Ra einstellen, wobei die arithmetischen Mittenrauheit Ra bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 2,0 pm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1,0 pm und insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,3 pm liegt. Die Oberflächenrauheit, insbesondere der Wert für die arithmetische Mittenrauheit Ra, kann dabei bei den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst und durch Auswahl der Geometrie und Größe der periodisch wiederkehrenden Oberflächenstrukturen (Erhebungen E und Vertiefungen V) gezielt eingestellt werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse wird das Stahlblech- Substrat S nach oder während des (primären) Kaltwalzens mit einer oberflächenstrukturierten Walze nachgewalzt (sekundäres Kaltwalzen mit einem Nachwalzgrad im Bereich von 5 % bis 45%) oder mit einem Nachwalzgrad von weniger als 5 % dressiert. Bei den dafür eingesetzten oberflächenstrukturierten Arbeitswalzen kann es sich beispielsweise um mit einem Kurzpuls- Laser (KPL) oder mit einem Ultrakurzpuls-Laser (UKPL) strukturierte Walzen handeln. In Tabelle 1 sind die mit einem Ultrakurzpuls-Laser strukturierten Walzen mit dem Kürzel „UKPL“ bezeichnet. Es wird daraufhingewiesen, dass trotz dieser Bezeichnung die Erfindung nicht auf die Herstellung der deterministischen Oberflächenstruktur mittels einer mit einem Ultrakurzpulslaser (UKPL) strukturierten Walze beschränkt ist. Die Oberflächenstrukturen der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse können auch durch auf andere Weise strukturierte Walzen eingeprägt werden. Die hierfür verwendeten Walzen weisen jedoch in jedem Fall eine deterministisch strukturierte Walzenoberfläche auf, die beim Walzen des Stahlblechsubstrats S in die Oberfläche des Substrats eingeprägt wird. Das Einprägen der Oberflächenstruktur der Walze erfolgt dabei zweckmäßig in einem sekundären Kaltwalzschritt mit einem Reduktionsgrad (Nachwalzgrad) von mehr als 5% bis max. 50 % bzw. in einem Dressierschritt, in dem das kaltgewalzte Stahlblech mit einem niedrigen Reduktionsgrad von maximal 5 % nach einem primären Kaltwalzen dressiert wird.
Nach dem Einbringen der deterministischen Oberflächenstruktur der Arbeitswalze (Dressierwalze) in die Oberfläche des Stahlblech-Substrats S erfolgt das Aufbringen der Beschichtung B erfindungsgemäß durch elektrolytisches Abscheiden des Beschichtungsmaterials (bspw. Zinn bei Weißblech und Chrom-/Chromoxid bei ECCS) auf die strukturierte Oberfläche des Stahlblech-Substrats S. Bei der elektrolytischen Abscheidung der Beschichtung B auf dem Stahlblechsubstrat S bleibt die deterministische Oberflächenstruktur des Stahlblech-Substrats im Wesentlichen erhalten, so dass auch das beschichtete Verpackungsblecherzeugnis eine deterministische Oberflächenstruktur mit einer gleichförmigen Topographie aufweist, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Auch beim Aufbringen einer zusätzlichen Auflage P auf die Beschichtung B, wie in Fig. lb gezeigt, bleibt die deterministische Oberflächenstruktur erhalten, insbesondere, wenn die Auflage P in Form einer Flüssigkeit, beispielsweise in Form einer wässrigen Passivierungslösung oder eines flüssigen Lacks oder eines schmelzflüssigen Polymermaterials, auf die Beschichtung B aufgebracht wird. Durch das Aufbringen der Beschichtung B verringert sich zwar die (relative) Höhe der Nebenmaxima der Autorrelationsfunktion gegenüber dem unbeschichteten Stahlblech- Substrat um durchschnittlich 10 bis 20 %. Allerdings lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Oberflächenstrukturen des beschichteten Verpackungsblecherzeugnisses erzielen, deren Autokorrelationsfunktion eine Mehrzahl von Nebenmaxima mit einer (relativen) Höhe von wenigstens 20 % des Hauptmaximums aufweist.
Durch die deterministische Oberflächenstruktur der entsprechend hergestellten Verpackungsblecherzeugnisse gemäß der Erfindung lassen sich viele Probleme beseitigen, die bei der herkömmlichen Herstellung von Verpackungsblecherzeugnissen (insbesondere bei Weißblech und ECCS) entstehen können. Typische Probleme, die bei der herkömmlichen Herstellung von Verpackungsblecherzeugnissen entstehen, werden nachfolgend anhand der Figur 3 erläutert, wobei in Fig. 3a die Oberfläche herkömmlich hergestellter Verpackungsblecherzeugnisse vor und nach dem Aufbringen der Beschichtung B auf das Substrat S dargestellt ist und in Figur 3b schematisch die Oberfläche von erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen gezeigt ist, durch die die Probleme des Stands der Technik beseitigt werden können. In Fig. 3 ist jeweils schematisch eine Schnittdarstellung eines Stahlblech-Substrats S vor (linke Seite) und nach (rechte Seite) dem Applizieren einer Beschichtung B gezeigt, wobei Fig. 3a ein herkömmlich hergestelltes Substrat bzw. Verpackungsblecherzeugnis mit einer stochastischen, ungeordneten Oberflächenstruktur und Figur 3b ein erfindungsgemäß behandeltes Substrat bzw. ein erfindungsgemäßes Verpackungsblecherzeugnis mit einer deterministischen Oberflächenstruktur zeigt. Wie aus Fig. 3a ersichtlich, weist die Oberfläche des Stahlblech- Substrats S und des mit der Beschichtung B beschichteten Verpackungsblecherzeugnisses eine statistische (d.h. eine nicht deterministisch vorherbestimmte) Oberflächentopologie mit Spitzen Sp und Tälern Ta auf. Die Höhe der Spitzen Sp und die Tiefe und/oder die Geometrie der Täler Ta sind dabei uneinheitlich, d.h. inhomogen über die gesamte Oberfläche des Stahlblech- Substrats S (Fig. 3a, links) bzw. des beschichteten Verpackungsblecherzeugnisses (Fig. 3a, rechts) verteilt. Diese Oberflächenstruktur herkömmlicher Verpackungsblecherzeugnisse führt zu einer Vielzahl von Problemen:
Die scharfen Spitzen Sp können bei einer mechanischen Beanspruchung des Verpackungsblecherzeugnisses, beispielsweise während des Transports oder bei der Umformung zu Verpackungen, leicht abbrechen oder abgeflacht werden. Beim Abbrechen oder Abflachen der Spitzen Sp wird die Beschichtung B beschädigt oder stellenweise ganz abgetragen. Dadurch entstehen freie, unbeschichtete Stellen, an denen das korrosionsanfällige Stahlblech-Substrat S den Umwelteinflüssen und den Füllgütern von aus den Verpackungsblecherzeugnis hergestellten Verpackungen ausgesetzt wird und dadurch korrodieren kann. Weiterhin wird dadurch ein Abrieb des Beschichtungsmaterials erzeugt, der bei der Weiterverarbeitung der Verpackungsblecherzeugnisse schädlich ist. In den taschenförmig ausgebildeten Tälern Ta der Oberflächenstruktur von herkömmlichen Verpackungsblecherzeugnissen können sich ferner Schmutzpartikel und Rückstände von Ölen und Fetten anlagern, die auch bei einer Reinigung der Beschichtungsoberfläche der Verpackungsblecherzeugnisse nicht mehr vollständig entfernt werden können, bedingt durch ungleichmäßig geformte Täler mit Hinterschnitten. Insbesondere können sich in den tiefen und/oder geometrisch Undefinierten Tälern Ta Fette, Reinigungsmittel, Walzöle oder andere Rückstände aus dem Herstellungsprozess des Verpackungsblecherzeugnisses anlagern, die eine Reinigung der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses erschweren und die Beschichtungsqualität, wie z.B. die Porigkeit der Zinnbeschichtung bei Weißblech, negativ beeinflussen können. Verschmutzungen der Oberfläche sowie eine Bildung von Kondensat, das sich in den tiefen Tälern ablagert, wirken sich ebenfalls negativ auf die Korrosionsbeständigkeit aus.
In Figur 4a ist beispielhaft ein mit dem konfokalen Topografie-Messgerät pSurf mobile der Fa. NanoFocus AG erzeugtes Bild einer Oberflächenstruktur eines herkömmlichen Weißblechs nach dem Stand der Technik mit einer beidseitigen Zinnauflage von 2,8 g/m2 gezeigt. Zur Messung wurde ein 20-faches Objektiv mit einer Auflösung von ca. 1,56 pm verwendet.
Die Oberfläche des Stahlblechsubstrats dieses Weißblechs ist vor dem elektrolytischen Aufbringen der Zinnbeschichtung zunächst in einem ersten Gerüst des Nachwalzwerks mit einer Arbeitswalze mit einer gestrahlten Oberfläche und anschließend in einem zweiten Gerüst mit einer Arbeitswalze mit einer geschliffenen Walzenoberfläche dressiert worden. Durch das Dressieren hat die Oberfläche des herkömmlichen Weißblechs eine statistisch unkorrelierte Struktur und dadurch eine inhomogene Oberflächentopographie erhalten, wie aus dem zugehören Höhenprofil der Figur 4a sowie aus der 3D-Darstellung der Oberflächenstruktur, dem zugehörigen Rauheitsprofil und der Autokrrelationsfunktion der Figur 5a ersichtlich. Die Oberflächenstruktur des herkömmlichen Weißblechs zeigt insbesondere eine ausgeprägte Struktur von Rillen auf, die sich in Walzrichtung (Längsrichtung des bandförmigen Weißblechs) erstrecken. In den Rillen können sich Schmutzpartikel und Rückstände von Walzölen festsetzen, die durch gewöhnliche Reinigungsschritte nicht entfernt werden können. Weiterhin weist die Oberflächenstruktur, wie insbesondere aus dem 2D-Höhenprofil der Figuren 4a und 5a und dem zugehörigen Rauheitsprofil der Figur 5a ersichtlich, ausgeprägte Spitzen auf, an denen es bei mechanischer Beanspruchung zu Beschädigungen der Beschichtung kommen kann.
Diese Probleme des Stands der Technik können mit den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen beseitigt werden. Aufgrund der deterministischen und homogenen Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse sind diese frei von scharfen Spitzen Sp mit Krümmungsradien größer als 0,2 mm, an denen es zu Beschädigungen der Beschichtung und zu einem erhöhten Abrieb des Beschichtungsmaterials und dadurch bedingt zu einer höheren Korrosionsanfälligkeit des Verpackungsblecherzeugnisses führen könnte. Dadurch können sowohl die Korrosionsanfälligkeit als auch die nachteiligen Effekte von Abrieb vermieden werden. Weiterhin sind die Oberflächen der erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisse auch frei von tiefen und/oder geometrisch Undefinierten Tälern Ta, in denen sich Schmutzpartikel und Rückstände, wie z.B. Restfette und Walzöle, anlagem könnten. Dies erleichtert bei den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen die Reinigung der Oberfläche und verbessert dadurch die Korrosionsbeständigkeit, weil sowohl vor als auch nach dem Beschichten des Substrats S die Oberfläche des unbeschichteten bzw. des beschichteten Stahlblechs weitgehend vollständig von Öl-Rückständen, Schmutz und Ablagerungen befreit werden kann.
In den Figuren 4b bis 4g sowie 5b bis 5g sind Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Verpackungsblech-erzeugnisse mit spezifischen Oberflächenstrukturen gezeigt. Dabei sind in den Figuren 5a bis 5g unterhalb des Rauheitsprofils die Parameter des Rauheitsprofils angeführt, wobei die in der Tabelle der Figuren 5a bis 5g verwendeten Abkürzungen folgende Parameter repräsentieren:
• Ra: Mittenrauwert bzw. arithmetische Mittenrauheit (arithmetischer Mittelwert der Beträge aller Profilwerte des Rauheitsprofils) · Rq: quadratischer Mittelwert aller Profilwerte des Rauheitsprofils
• Rsk: ist ein Maß für die Asymmetrie der Amplitudendichtekurve In Figur 4d ist beispielhaft in einer Draufsicht auf die Oberfläche eine hexagonale Oberflächenstruktur mit zylindrischen Erhebungen gezeigt, die in einer hexagonalen Struktur angeordnet sind, wobei jede Erhebung E zylindrisch mit einer zumindest im Wesentlichen ebenen oder konvexen Oberseite ausgeformt ist (wie aus dem Oberflöchenprfil der Figur 5d zu erkennen). Die zylindrischen Erhebungen weisen dabei eine mittlere Höhe h und auf halber Höhe einen mittleren Durchmesser (FWHM o) auf und sind (durchschnittlich) um einen Abstand d voneinander entfernt.
Die mittlere Höhe h von Erhebungen liegt generell (unabhängig von der geometrischen Form) bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 8 pm, insbesondere zwischen 0,5 und 4,0 pm. Der Durchmesser o weist bevorzugt Durchschnittswerte im Bereich von mindestens 10 pm und bevorzugt von 60 bis 250 pm und insbesondere zwischen 30 und 80 pm auf. Der Abstand d zwischen benachbarten Erhebungen kann bspw. zwischen 30 und 300 pm liegen und insbesondere im Bereich von 60 bis 250 pm sein.
Die in Figur 4d gezeigte hexagonale Grundstruktur mit einer Mehrzahl von Erhebungen E kann über die gesamte Oberfläche eines erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnisses gleichförmig angeordnet werden, so dass sich eine gleichförmige, deterministische Oberflächenstruktur mit Hexagonal- Anordnungen von Erhebungen E ergibt.
Der Flächenanteil Mrl der Plateaufläche der Erhebungen an der Gesamtfläche der Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses (der als „Traganteil“ bezeichnet werden kann), liegt bevorzugt zwischen 5% und 50%. Die Anzahl der Erhebungen E mit Krümmungsradien größer als 0,2 mm beträgt dabei bevorzugt weniger als 50 pro cm2 und liegt insbesondere bei unter 20 pro cm2.
Weitere Beispiele für derartige Oberflächenstrukturen mit einer Hexagonal- Struktur von Erhebungen E sind in den Figuren 5e und 5g gezeigt, die jeweils die Oberfläche von Ausführungsbeispielen eines Verpackungsblecherzeugnisses gemäß der Erfindung in einer Draufsicht mit einem zugehörigen Rauheitsprofil (Höhenprofil) und der sich daraus ergebenden Autokorrelation zeigen.
Die in den Figuren 5d, 5f und 5g gezeigten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verpackungsblecherzeugnisse eignen sich aufgrund der gewählten Oberflächenstruktur mit einer hexagonalen Anordnung von Erhebungen E insbesondere für eine Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Verpackungsblecherzeugnisse. Dies ergibt sich insbesondere daraus, dass die deterministische Oberflächenstruktur dieser Beispiele über keine scharfen Spitzen und keine tiefen bzw. geometrisch Undefinierten Täler verfügt, sondern stattdessen über eine gleichförmige Anordnung von Erhebungen mit einem zumindest im Wesentlichen ebenen Plateau an der Oberseite der Erhebungen, sowie mit weitgehend ebenen Tälern zwischen den Erhebungen E. Die Erhebungen E halten durch die plateauförmige Ausbildung der Oberseite auch starken mechanischen Beanspruchungen stand, wodurch Abrieb und Beschädigungen der Beschichtung B vermieden werden können. In den zwischen benachbarten Erhebungen ausgebildeten Tälern können sich ferner keine Verschmutzungen oder Rückstände festsetzen. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Abstand benachbarter Strukturelemente („peak to peak distance“) zwischen 60 und 250 pm liegt.
Ein Parameter zur quantitativen Beschreibung der Korrosionseigenschaften von Weißblech ist der sogenannte IET-Wert, der in dem standardisierten „Iron-Exposure-Test“ gemessen wird und die Zinnporigkeit der Zinnbeschichtung beschreibt. Bei konstanten Bedingungen des Herstellungsverfahrens, wie Vorbehandlung (Reinigung), Gesamtzinnauflage und konstanten Verfahrensparametem hängt die Zinnporigkeit (IET-Wert) im Wesentlichen von der Oberflächenrauheit (arithmetische Mittenrauheit Ra) und der Zinnauflage (in g/m2) ab.
Um die (quadratische) Abhängigkeit der Zinnporigkeit (IET-Wert) von der Zinnauflage Sn (Gewichtsauflage des Zinn in g/m2) bei Weißblechen zu berücksichtigen, ist es sinnvoll, den an einer Weißblechprobe gemessenen IET-Wert (in mA/cm2) mit dem Quadrat der Zinnauflage Sn (in g/m2) zu multiplizieren. In Figur 6 ist das Produkt aus dem gemessenen IET-Wert und der Zinnauflage im Quadrat (Sn2) für verschiedene Weißblechproben, darunter herkömmliche Weißbleche und erfindungsgemäße Weißbleche, dargestellt und gegen die Mittenrauheit Ra der Proben aufgetragen. Aus dem Diagramm der Figur 6 lässt sich berechnen, dass die im Iron- Exposure-Test (IET) gemessene Stromdichte jIET = I ZA (elektr. Strom pro Fläche in mA/cm2) bei den erfindungsgemäßen Proben höchstens 1,4 mal der arithmetischen Mittenrauheit Ra (in pm) plus einer Konstanten von 0,5 geteilt durch die Zinnauflage Sn (Gewichtsauflage des Zinn, m/A, Masse pro Fläche in g/m2 ) im Quadrat beträgt: jiET (in ^) < (1,4 Ra(in pm) + 0,5) /(Sn)2. Die im Diagramm der Figur 6 unterhalb der Geraden (y = 1,4 x + 0,5) liegenden Beispiele 1, 2 und 3 erfüllen diese Bedingung. Bei den Beispielen 1, 2 und 3 der Figur 6 handelt es sich um Proben mit einer Oberflächenstruktur gemäß den Figuren 5d, 5f und 5g.
Durch den IET-Wert lässt sich ein positiver Einfluss der deterministischen Oberflächenstrukturen der erfindungsgemäßen Weißblechproben auf deren Korrosionsbeständigkeit der Weißbleche quantitativ belegen. Mit den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen lassen sich auch die Glanzeigenschaften optimieren. In den Figuren 7 und 8 sind Diagramme dargestellt, welche die Abhängigkeit der an erfindungsgemäßen Verpackungsblechen (Weißblechen mit einer Gewichtsauflage von 2,8 g/m2) gemessenen Glanzwerte und die Isotropie der Glanzwerte (gemessen als Delta-Glanz-Werte (AGlanz), die die Differenz der Glanzwerte in Walzrichtung und senkrecht dazu darstellen) von der Oberflächenrauheit (arithmetische Oberflächenrauheit Ra) zeigen. Wie aus Figur 7 ersichtlich, nimmt der Glanzwert (in Glanzeinheiten GE) (umgekehrt proportional) mit zunehmender Rauheit (Ra) ab. Bei Rauheiten Ra im Bereich von weniger als 0,4 pm können mit den erfindungsgemäßen Verpackungsblechen Glanzwerte von mehr als 200 und bei Ra < 0,1 pm bis zu ca. 1400 Glanzeinheiten (GE) erzielt werden.
Bei einer Oberflächenrauheit von bspw. Ra = 0,1 pm lassen sich also Glanzwerte von mehr als 670 und bei Oberflächenrauheiten von Ra < 0,05 pm von über 1000 erzielen.
Aus Figur 8 wird ersichtlich, dass mit den erfindungsgemäßen Verpackungsblechen homogene Glanzeigenschaften mit Delta-Glanz-Werten von AGlanz < 100 erzielbar sind, wohingegen herkömmliche Verpackungsbleche (die in Figur 8 mit „Standardmaterial“ bezeichnet sind) mit ansonsten gleichen Beschichtungsparametem (insbesondere gleiches Beschichtungsmaterial mit gleicher Gewichtsauflage, gleichen Verfahrensparametern beim elektrolytischen Beschichtungsprozess und gleicher Vorbehandlung) wesentlich inhomogenere Glanzwerte mit AGlanz > 100 aufweisen. Bevorzugt liegt der Wert für AGlanz bei den erfindungsgemäßen Verpackungsblecherzeugnissen bei 70 Glanzeinheiten (GE) oder weniger.
Bei gleicher Oberflächenrauheit ist der Wert AGlanz bei den erfindungsgemäßen Verpackungsblechen mit deterministischer Oberflächenstruktur mindestens um einen Faktor 4 kleiner als bei den herkömmlichen Verpackungsblechen mit einer statistisch unkorrelierten Oberflächenstruktur. Diese Verbesserung der Homogenität des Glanzes kann mit den gleichmäßigen Oberflächenstrukturen der erfmdungsgemäßen Verpackungsbleche mit gleicher Höhe bzw. Tiefe der Oberflächenstrukturen (Erhebungen bzw. Vertiefungen) sowohl längs als auch quer zur Walzrichtung (Längsrichtung des Bands) erklärt werden.
Weiterhin kann dem Diagramm der Figur 8 entnommen werden, dass die „Doppel-I- Strukturen“ mit einer Oberflächenstruktur gemäß den Figuren 4b und 4e in Bezug auf den AGlanz-Wert die besten Ergebnisse in Bezug auf isotrope bzw. homogene Glanzeffekte aufweisen.
Tabelle 1
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Claims

Ansprüche
1. Verpackungsblecherzeugnis, insbesondere Weißblech oder elektrolytisch verchromtes Stahlblech (ECCS), bestehend aus einem Stahlblech-Substrat (S) mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm und einer elektrolytisch auf wenigstens einer Seite des Stahlblech-Substrats abgeschiedenen Beschichtung (B) aus Zinn und/oder aus Chrom oder Chrom und Chromoxid, wobei die Beschichtung (B) eine Zinnschicht mit einer Gewichtsauflage im Bereich von 1 bis 15 g/m2 Zinn und/oder eine Schicht aus Chrom und/oder Chromoxid mit einer Gesamtgewichtsauflage des Chroms in der Chrom-/ Chromoxid- Schicht im Bereich von 5 bis 200 mg/m2 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine mit der Beschichtung (B) versehene Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses in mindestens einer Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen aufweist und eine sich aus dem Oberflächenprofil ergebende Autokorrelationsfunktion mit einem absoluten Maximum und einer Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 20%, bevorzugt mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums beträgt.
2. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe einer Mehrzahl von Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion entlang einer Vorzugsrichtung auf dem Stahlblech-Substrat (S) mindestens 40% der Höhe des Hauptmaximums beträgt und bevorzugt mindestens 60%.
3. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) eine nicht-aufgeschmolzene Zinnbeschichtung ist und dass die Höhe einer Mehrzahl von Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion entlang einer Vorzugsrichtung des zinn-beschichten Stahl Substrats mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums beträgt und bevorzugt mindestens 50%.
4. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsblecherzeugnis eine Oberflächenrauheit (Ra) im Bereich von 0,01 bis 2,0 pm, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1,0 pm und insbesondere eine arithmetische Mittenrauheit im Bereich von 0,10 bis 0,30 pm aufweist.
5. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die topografische Form der periodisch wiederkehrenden Strukturelementen konvex oder plateauförmig ist.
6. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente eine Breite in halber Höhe (FWHM) von mindestens 10 pm und bevorzugt zwischen 60 und 250 pm besitzen.
7. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) eine Zinnbeschichtung mit einer vorgegebenen Gewichtsauflage (Sn) ist und dass die Zinnbeschichtung im Iron Exposure Test (IET) eine Stromdichte jIET = I ZA (elektr. Strom pro Fläche) in mA/cm2 aufweist, die höchstens 1,4 mal der arithmetischen Mittenrauheit Ra in pm des beschichteten Substrats plus einer Konstanten von 0,5 geteilt durch die Gewichtsauflage (Sn) in g/m2 im Quadrat beträgt: jiET (in ^) < (1,4 Ra(in pm) + 0,5) /(Sn)2.
8. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) eine Zinnbeschichtung mit einer vorgegebenen Gewichtsauflage (Sn) des Zinn ( m/A , Masse pro Fläche in g/m2) ist und dass die im Iron Exposure Test (IET) gemessene Stromdichte jIET = HA (elektr. Strom pro Fläche) in mA/cm2 multipliziert mit dem Quadrat der Gewichtsauflage
(Sn) des Zinn bei einer arithmetischen Mittenrauheit von Ra < 1,0 pm kleiner als 1,9 (mA/cm2)-(g/m2)2 und bei einer arithmetischen Mittenrauheit (Ra) von 1,0 pm < Ra < 2,0 pm kleiner als 3,3 (mA/cm2)-(g/m2)2 ist.
9. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur ein regelmäßig angeordnetes Muster mit Erhebungen (E) und/oder Vertiefungen (V) aufweist, wobei die Erhebungen bevorzugt um eine durchschnittliche Höhe (h) von 0,5 bis 3,0 pm, insbesondere von 1,0 bis 2,0 pm und besonders bevorzugt von weniger als 2,0 pm über einem über die gesamte Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnis gemittelten Niveau vorstehen und die Vertiefungen (V) bevorzugt eine durchschnittliche Tiefe von 0,5 bis 3,0 pm, insbesondere von 1,0 bis 2,0 pm gegenüber dem gemittelten Niveau aufweisen.
10. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche konvexe und/oder konkave Strukturelemente in periodisch wiederkehrender Anordnung besitzt.
11. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederkehrenden Strukturelemente zu mehr als 50% ein einheitliches Höhenniveau bilden, das in seiner Höhe maximal um ± 100% der Oberflächenrauheit Ra variiert.
12. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederkehrenden Strukturelemente zumindest im Wesentlichen stegförmig und insbesondere im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind.
13. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederkehrenden Strukturelemente jeweils plateauförmig mit einer zumindest im Wesentlichen ebenen Plateaufläche ausgebildet sind, wobei die Plateauflächen von einzelnen konvexen Strukturelementen bevorzugt und zumindest im Wesentlichen gleich groß sind.
14. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederkehrenden Strukturelemente jeweils als nutenförmige Vertiefungen mit einem zumindest im Wesentlichen ebenen Nutgrund ausgebildet sind, wobei die Flächen des Nutgrunds der einzelnen Strukturelemente zumindest im Wesentlichen gleich groß sind.
15. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wiederkehrenden Strukturelemente jeweils als nutenförmige Vertiefungen und dazu benachbarte plateauförmige Erhebungen ausgebildet sind, wobei bevorzugt die Plateauflächen der plateauförmigen Erhebungen zumindest im Wesentlichen gleich groß sind wie die Flächen des Grunds der Vertiefungen.
16. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die wiederkehrenden Strukturelemente konvexe Erhebungen umfassen, die um eine durchschnittliche Höhe (h) von 0,1 bis 8,0 pm, bevorzugt von 0,2 bis 4,0 gm über der Oberfläche des Stahlblech-Substrats (S) vorstehen.
17. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die wiederkehrenden Strukturelemente Vertiefungen umfassen, die eine durchschnittliche Tiefe (t) von 0,1 bis 8,0 pm, bevorzugt von 0,2 bis 4,0 pm aufweisen.
18. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente in der Draufsicht rechteckig oder quadratisch, streifenförmig, stegförmig, zylindrisch, blattförmig, sichelförmig ringförmig oder halbkugelförmig sind.
19. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form eines sich in einer Längsrichtung (L) erstreckenden Bands vorliegt, wobei die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente stegförmige Erhebungen (E) und/oder die nutförmig ausgebildete Vertiefungen (V) sind.
20. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 20, wobei die durchschnittliche Breite der stegförmigen Erhebungen (E) und/oder der nutförmigen Vertiefungen (V) zwischen 10 pm und 200 pm und bevorzugt im Bereich von 15 pm bis 100 pm liegt.
21. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 20, wobei die durchschnittliche Breite (b) der stegförmigen Erhebungen (E) im Bereich von 30 pm bis 200 pm und die durchschnittliche Breite (b) der nutförmigen Vertiefungen (V) im Bereich von 10 pm bis 100 pm liegt.
22. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur in einem regelmäßigen Muster, insbesondere matrixförmig, angeordnete Vertiefungen in Form von Mehrfachnuten, insbesondere von Doppelnuten aufweist.
23. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 23, wobei benachbarte Mehrfachnuten, insbesondere benachbarte Doppelnuten, jeweils um 90° zueinander gedreht angeordnet sind.
24. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses einen Glanzwert von mehr als 50 Glanzeinheiten (GE) und bevorzugt mehr als 100 Glanzeinheiten (GE), insbesondere zwischen 100 und 800 Glanzeinheiten (GE) bei einer Oberflächenrauheit (Ra) von weniger als 0,5 pm und mehr als 0,1 pm aufweist.
25. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Verpackungsblecherzeugnisses einen zumindest im Wesentlichen richtungsunabhängigen Glanzwert aufweist, wobei die Differenz des Glanzwerts (AGlanz) in der Walzrichtung und einer dazu senkrecht stehenden Querrichtung bevorzugt kleiner als 100 Glanzeinheiten (GE) ist und besonders bevorzugt bei 70 Glanzeinheiten (GE) oder weniger liegt, insbesondere bei einer Oberflächenrauheit (Ra) von 0,01 bis 2,0 pm.
26. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl der Strukturelemente ein periodisch wiederkehrendes Reservoir zur Aufnahme von Partikeln bildet, die sich durch Abrieb von der Beschichtung (B) lösen,.
27. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 26, wobei das Reservoir zur Aufnahme von Partikeln durch periodisch wiederkehrende Vertiefungen gebildet ist, welche Abriebpartikel aufnehmen, die sich durch Abrieb von der Beschichtung (B) lösen.
28. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente Erhebungen (E) und/oder Vertiefungen (V) umfassen, wobei der Flächenanteil der Erhebungen (E) an der Gesamtfläche des Verpackungsblecherzeugnisses zwischen 20 % und 50 % und bevorzugt zwischen 24 % und 45 % liegt und/oder der Flächenanteil der
Vertiefungen (V) an der Gesamtfläche des Verpackungsblecherzeugnisses zwischen 50 % und 80 % und bevorzugt zwischen 55 % und 76 % liegt.
29. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die periodisch wiederkehrenden Strukturelemente stegförmige
Erhebungen (E) und/oder nutförmig ausgebildete Vertiefungen (V) umfassen, wobei die durchschnittliche Breite der stegförmigen Erhebungen (E) und/oder der nutförmigen Vertiefungen (V) zwischen 10 pm und 120 pm und bevorzugt im Bereich von 15 pm bis 95 pm liegt.
30. Verpackungsblecherzeugnis nach Anspruch 29, wobei die durchschnittliche Breite (b) der stegförmigen Erhebungen (E) im Bereich von 45 pm bis 120 gm und die durchschnittliche Breite (Ab) der nutförmigen Vertiefungen (V) im Bereich von 10 pm bis 85 pm liegt.
31. Verpackungsblecherzeugnis nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Stahlblech-Substrat (S) folgende Zusammensetzung in Bezug auf die Gewichtsanteile aufweist:
- C: 0,01 - 0,l %,
- Si: < 0,03 %,
- Mn: 0,1 - 0,6 %
- P: < 0,03 %,
- S: 0,001 - 0,03 %,
- Al: 0,002 - 0,1 %,
- N: 0,001 - 0,12 %, bevorzugt weniger als 0,07 %
- optional Cr: < 0,1 %, bevorzugt 0,01 - 0,05%,
- optional Ni: < 0,1 %, bevorzugt 0,01 - 0,05 %,
- optional Cu: < 0,1 %, bevorzugt 0,002 - 0,05 %,
- optional Ti: < 0,09 %,
- optional B: < 0,005 %,
- optional Nb: < 0,02 %,
- optional Mo: < 0,02 %,
- optional Sn: < 0,03 %,
- Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
32. Verfahren zur Herstellung eines Verpackungsblecherzeugnisses mit einer strukturierten Oberfläche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines primär kaltgewalzten Stahlblech-Substrats (S) mit einer Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm; - Rekristallisierendes Glühen des primär kaltgewalzten Stahlblech-
Substrats (S);
- Nachwalzen oder Dressieren des rekristallisierend geglühten
Stahlblech-Substrats (S) in einem doppelgerüstigen Nachwalzwerk, wobei ein erstes Gerüst des Nachwalzwerks mindestens eine
Arbeitswalze mit einer unstrukturierten, insbesondere mit einer gestrahlten oder polierten Walzenoberfläche, und ein zweites Gerüst des Nachwalzwerks mindestens eine Arbeitswalze mit einer oberflächenstrukturierten Walzenoberfläche aufweist;
- Elektrolytisches Beschichten des nachgewalzten oder dressierten
Stahlblech-Substrats (S) auf wenigstens einer Seite mit einer Beschichtung (B) aus Zinn und/oder aus Chrom oder Chrom und Chromoxid, wobei die Beschichtung (B) eine Zinnschicht mit einer Gewichtsauflage im Bereich von 1 bis 15 g/m2 Zinn und/oder eine Schicht aus Chrom bzw. Chromoxid mit einer Gesamtgewichtsauflage des Chroms in der Chrom- bzw. Chromoxid-Schicht im Bereich von 5 bis 200 mg/m2 umfasst;
- wobei sich an der Oberfläche des elektrolytisch mit der Beschichtung (B) beschichteten Stahlblechs ein Oberflächenprofil mit in mindestens einer Richtung periodisch wiederkehrenden Strukturelementen ergibt und die Oberflächenstruktur eine Autokorrelationsfunktion aufweist, die ein absolutes Maximum und eine Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 20% und bevorzugt mindestens 30% der Höhe des absoluten Maximums beträgt
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der wenigstens einen Arbeitswalze des zweiten Gerüsts durch einen gepulsten Laser, insbesondere durch einen Kurzpuls-Laser oder einen Ultrakurzpuls-Laser, strukturiert worden ist.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (B) eine Zinnbeschichtung ist und dass die Oberfläche der Beschichtung (B) nach dem elektrolytischen Abscheiden aufgeschmolzen oder mit einer Passivierungsschicht, insbesondere einer Chrom-/Chromoxid- Passivierungsschicht oder einer chromfreien Passivierungsschicht versehen wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nachwalzen oder Dressieren eine Dickenreduktion des kaltgewalzten und elektrolytisch beschichteten Stahlblech-Substrats (S) auf eine Enddicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm erfolgt, wobei die relative Dickenreduktion beim
Nachwalzen im Bereich von mehr als 5 % und bis zu 50 % und beim Dressieren im Bereich von 0 % bis 5 %, bevorzugt im Bereich von 1 % bis 4 % liegt.
36. Stahlblech mit einer Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Stahlblechs in mindestens einer Richtung ein Oberflächenprofil mit periodisch wiederkehrenden Strukturelementen aufweist und dass eine sich aus dem Oberflächenprofil ergebende Autokorrelationsfunktion eine Mehrzahl von Nebenmaxima besitzt, deren Höhe mindestens 40% der Höhe des absoluten Maximums beträgt.
37. Stahlblech nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Nebenmaxima der Autokorrelationsfunktion entlang einer Vorzugsrichtung auf der Oberfläche des Stahlblechs mindestens 50% und bevorzugt mindestens 60% der Höhe des absoluten Maximums beträgt.
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