DE2264457A1

DE2264457A1 - Geschichtete metallbehaelterwand

Info

Publication number: DE2264457A1
Application number: DE2264457A
Authority: DE
Inventors: Herbert Gayner; David Allen Smith
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Alcoa Corp
Priority date: 1971-10-19
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1973-10-04
Also published as: AR203530A1; NL7213933A; DE2250594A1; CA1001969A; SE399016B; GB1362482A; ZA726533B; FR2156727A1; US3747797A; FR2156727B1; BE790028A; AU461944B2; AU4574072A; JPS4849589A; IT966359B; BR7207155D0

Description

PATENTANWÄLTE
Divine. HANS RUSCHKE
DlpMng.H"ftZ AGULAR

BERU.i 33 Auguste-Viktoria-Strafi« ββ

Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.ν.Α,

Geschichtete Metallbehälterwand - Ausscheidung aus P 22 50 594.8

Die Erfindung betrifft eine geschichtete Behälterwand, welche dem unerwünschten Korrosionsangriff auf die Metallkomponente der Behälterwand widerstehen kann, ohne dass ein Ausbesserungsüberzug der Metalloberfläche nach dem Einkerben zwecks Definierung eines entfernbaren Sektors und/oder der Nietbildung erforderlich ist.

Eines der herkömmlichen Behälterwandsysteme, das in jüngster Zeit einen grossen Anklang im Handel gefunden hat, bietet einen integralen Öffnungsmechanismus, welcher das Abreissen eines Teils der Behälterwand, um Zugang zum Behälterinhalt zu gestatten, erleichtert. Bei einer der populärsten Strukturen ist eine Metallwand mit einem von einer Kerblinie definierten, entfernbaren Sektor versehen, welcher entweder abgetrennt und von der Behälterwand entfernt oder teilweise abgetrennt und hinreichend versetzt v/erden kann, um Zugang zum Behälterinhalt zu gestatten.

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Es ist bekannt, einen Ziehzapfen in Form eines Hebels zu verwenden, der dem Benutzer einen mechanischen Vorteil bietet, wenn er während des Öffnens des Behälters mit dem Einreissen der Kerblinie beginnt. Diese Hebelzapfen sind häufig innerhalb des durch die Kerblinie definierten, entfernbaren Sektors mittels eines integral gebildeten Niets befestigt, welcher innerhalb des entfernbaren Sektors vorgegeben ist, indem eine nach oben gerichtete Hohlprägung erzeugt und dieselbe verformt wird.

Bei dem herkömmlichen System zur Herstellung solcher Behälterwände wird die Unterfläche der Wand im allgemeinen mit einem geeigneten organischen Schutzüberzug versehen. Dieser Schutzüberzug isoliert die Metallbehälterwand gegen den potentiell zerstörenden Korrosionsangriff durch den Behälterinhalt. Ausserdem verhindert der überzug eine galvanische Korrosion, wo ungleiche Metalle in der Behälterfrontwand und dem Rest des Behälters verwendet werden, wie es der Fall ist, v/o Aluminiumdosenfrontflachen an Zinn-plattierten Stahldosenkörpern befestigt sind. Eine solche Korrosion könnte sich ergeben, könnte das Aluminium als reaktive Anode in Bezug auf den Zinn-plattierten Dosenkörper fungieren. Während der Anwendung starker Druck-Zug-Kräfte, welche an der Metallplatte angreifen, wenn sie gekerbt und der Niet gebildet wird, werden herkömmliche Schutzüberzüge eingerissen und geben unerwünscht die Metalloberfläche frei. Infolgedessen musste die technische Standardpraxis die Beschädigung an dem Überzug während dieses Verarbeitungsschrittes ausbessern, indem zusätzliches Überzugsmaterial aufgetragen wurde, nachdem die Kerbung und/oder Nietbildung beendet war. Einsolches Unterfangen umfasst nicht nur die ziemlich umständliche und unwirtschaftliche Notwendigkeit, einen zusätzlichen Fabrikationsschritt anzuwenden, um den beschädigten Überzug auszubessern, sondern bedeutetauch die unwirtschaftliche Verwendung von zusätzlichem Material und zusätzlicher Ausrüstung.

Ein Anlauf, die Notwendigkeit zur Ausbesserung von überzogenen Behälterwänden mit einem integralen Öffnungsmechanismus zu vermeiden, verwendet bestimmte Materialien, welche klebend an das

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Metallblatt gebunden sind und den Kerb- und Nietbildungskräften standhalten, ohne dass eine übermässige Beeinträchtigung festzustellen ist.

Zu den für diese Verwendungsform vorgeschlagenen Materialien zählen Homopolymerisate, wie Polyäthylen und Polypropylen. Obwohl sich diese Näherung im allgemeinen als annehmbar erwiesen hat, ist dennoch ein Bedarf nach verbesserten Strukturen beäehen geblieben, bei welchen die Notwendigkeit für die übliche Ausbesserung des Überzugs eliminiert ist und welche eine überlegene Festigkeit gegenüber galvanischer Korrosion und dem Produktangriff liefern, während ein einfaches Öffnen möglich ist. Ausserdem sollten solche Strukturen lange LagerungsZeiträume mit einem breiten Bereich von Nahrungsmittelmaterialien und anderen Produkten überstehen können, während die Verwendung einer einzelnen Struktur mit einem äusserst diversifizierten Produktbereich mit einer breiten Vielfalt von Eigenschaften möglich ist.

Erfindungsgemäss wird eine geschichtete Metallbehälterwand vorgeschlagen, welche eine Metallplatte besitzt, die mit einem durch eine Kerblinie definierten, entfernbaren Sektor versehen ist. Ein Klebematerial, welches vorzugsweise aus der aus Epoxy, Polyester und Polyurethan bestehenden Gruppe ausgewählt wird, sitzt an dem Metallblatt. Eine zusammenhängende Schicht aus Schutzmaterial, vorzugsweise in Form eines Filmes, ist an der Metallplatte mittels des Klebstoffs befestigt. Das Schutzmaterial wird aus der Gruppe der Copolymerisate aus einem Polyolefin und Äthylen und der Ionomeren von Polyolefinen ausgewählt. Ein bevorzugtes Polyolefin-äthylen-Copolymerisat verwendet Polypropylen als Polyolefin. Das Schutzmaterial hat vorzugsweise eine Anfangsdicke von etwa 0,0375 mm bis 0,1 mm in Bereichen, die nicht unter der Kerblinie liegen, wobei etwa 0,0625 bis 0,0&75 mm bevorzugt sind. Das Schutzmaterial kann eine reduzierte Dicke in Bereichen haben, die unter der Kerblinie liegen.

Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen

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Fig. 1 eine Aufsicht einer Form der Behälterwand dieser Erfindung mit einem integralen Öffnungsmechanismus ist;

Fig. 2 ist eine angebrochene Querschnittsansicht der in Figur gezeigten Behälterwand, die entlang 2-2 vorgenommen wurde.

Fig. 3 veranschaulicht eine Form der durch diese Erfindung angestrebten Schichtstruktur.

Fig. 4 zeigt eine angebrochene Querschnittsabbildung einer Behälterwand in Form einer Dosenfrontflache, die aus einer Schichtform dieser Erfindung zusammengesetzt ist.

Fig. 5 veranschaulicht eine angebrochene Querschnittsabbildung einer Schichtstruktur dieser Erfindung, die die Kerbungen zeigt.

Die hier benutzten Begriffe "Behälterwand" und Worte ähnlichen Gehalts sollen sich auf einen breiten Bereich von Behälterwandteilen beziehen, einschliesslich Dosenfrontflachen, Verschlüsse für Flaschen und Gefässe und ähnliche Wände, welche mit integralen Öffnungsmechanismen versehen sind oder versehen werden können, wird

Der Begriff/Tür diese Arten von Behälterwandteilen verwendet, ungeachtet ob sie an einer Stelle liegen, die als Frontfläche des Behälters betrachtet werden kann.

Im einzelnen ist in Figur 1 eine Behälterwand in -Form einer Dosenfrontfläche mit einem Kopfplattenteil 2 und einem abhängenden Flansch 4 gezeigt. Ein entfernbarer Sektor 6 ist innerhalb einer Kopfplatte 2 mittels einer Kerblinie 8 definiert. Obwohl in der gezeigten Form der entfernbare Sektor 6 dergestalt ist, dass er von der Kopfplatte 2 beim Öffnen ganz entfernbar ist, soll die Erfindung natürlich nicht hierauf beschränkt sein. Die hier benutzten Begriffe "entfernbarer Sektor" und Worte ähnlichen Gehalts sollen sich auf Teile einer Behälterwand beziehen, welche durch geschwächte Linien in einersolchen Weise definiert sind,

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dass die Trennung der geschwächten oder gekerbten Linie einen Zugang zu dem Behälterinhalt gestattet, ungeachtet ob die Teile vollständig von dem Rest der Behälterwand entfernt werden oder nach Erreichen einer Öffnung durch Trennen der geschwächten Linien daran hängen bleiben.

MXe in Figur 1 gezeigt ist, besitzt die Behälterwand einen Hebelziehzapfen 10, welcher an der Kopffläche 2 durch ein Befestigungsmittel 12 befestigt ist, welches ein integraler Hohlniet sein kann, der aus dem Material der Kopffläche 2 in üblicher Weise gebildet worden ist. Die Kopffläche 2 besitzt auch ein Paar hochstehender Versteifungsrippen 16, 18, die an gegenüberliegenden Seiten des entfernbaren Sektors angeordnet sind. Beim Offnen der in Figur 1 gezeigten Behälterwand wird der Ziehzapfen 10 an dem Ende, wo die Ringöffnung 20 definiert ist, ergriffen, dann der Hebel gehoben, um eine Kraft zum Anreissen der Kerblinie auf den Kerblinienursprung 8a zu übertragen und hierdurch das Aufreissen derselben in Gang zu setzen. Fortdauernde Kraftanwendung auf den Ziehzapfen 10 führt zur Trennung des Restes der Kerblinie 8.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, besitzt die Dosenfrontfläche 24 eine Zentralplatte 2 , einen Aussenflansch 26 und eine verbindende Klemmwand 28. Der Aussenflansch 26· endet in einer allgemein nach unten gerichteten Flanschverlängerung 30. Die Fläche 2 hat eine geschwächte oder gekerbte Linie ~$\, welche durch ein geeignetes Mittel, wie eine herkömmliche Kerbvorrichtung, die bei Herstellung von Aluminiumbehälterwänden verwendet wird, angebracht werden kann. DiePlatte 2 der Dosenfrontfläche 24 hat im allgemeinen eine Metallflächendicke von etwa 0,229 bis 0,368 mm, mit Ausnahme des unter der Kerblinie 3^ liegenden Bereichs 36· Der restliche Sektor 36 des Metalls, der unter der Kerblinie 34 liegt,, ist im allgemeinen von einer Dicke von etwa 0,051 bis 0,152 mm, wobei 0,0635 bis 0,1143 mm bevorzugt sind. Der restliche Sektor 36 muss genügend stark sein, damit die Behälterwand ihre Integrität während der Verarbeitung, Handhabung, Versiegelung und Benutzung mit verschiedenen Behälterinhalten beibehalten kann. Der entfernbare Sektor muss hinreichend geschwächt sein, damit eine rasche

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Trennung desselben durch den Benutzer möglich ist, wenn man Zugang zum Behälterinhalt haben möchte. Der restliche Sektor 36 muss ebenfalls genügend stark sein, um einem breiten Bereich von Druckunterschieden über dem entfernbaren Sektor standzuhalten und eine unbeabsichtigte Trennung desselben zu verhindern.

Obwohl zahlreiche Materialien für die Behälterwandplatte 2 verwendet werden können, werden von ihnen Aluminium, Stahl (i. Orig. aluminum steel) und deren Legierungen als Materialien bevorzugt wegen Ihrer raschen Verformbarkeit und grossen Festigkeit. Zu den bevorzugten Aluminiumlegierungen gehören die Aluminium-Magnesium- -Legierungen ( 5XXX ) und die Aluminium-Mangan-Legierungen ( ^XXX), Diese Legierungen sind besonders vorteilhaft für die Verwendung in Behälterwänden der Art, wie sie erfindungsgemäss vorgeschlagen werden, wenn sie in der extra harten Temperform HI9 verwendet werden, da diese eine erhöhte Festigkeit bei minimalen Kosten bietet. Zwei speziell bevorzugte Legierungen für diesen Zweck sind 5052-HI9 und 515I-HI9.

In Figur 3 ist eine Metallbehälterwand 40 gezeigt, welche mit einem entfernbaren Sektor durch Einkerben versehen ist ( in dieser Ansicht nicht gezeigt). An einer Oberfläche der Behälterwand 40, vorzugsweise., in einer praktisch zusammenhängenden, abdeckenden Beziehung hiermit, sitzt eine Schicht aus Klebstoffmaterial 42, welche durch ein übliches Verfahren vorgegeben werden kann. Der Klebstoff wird verwendet, um die Schutzschicht 44 in einer wirksamen, innig verbundenen Beziehung zu befestigen. Dies macht es leichter, dass die Schutzschicht 44 unter maximalem Vorteil einem Abbau der gewünschten Sperreigenschaften während Bildung des Öffnungsmechanismus in der Behälterwand wie auch während einer nachfolgenden verlängerten Lagerung des versiegelten Behälters standhält.

Zu den Klebstoffen, die für die Zwecke der Erfindung bevorzugt werden, zählen jene aus der Gruppe: Epoxy, Polyester und Polyurethan. (Ein geeigneter Epoxy-Klebstoff ist der unter der Handelsbezeichnung Shell ADX57B angebotene, und ein geeignetes

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Polyurethan ist das unter der Handelsbezeichnung Adcote 102 angebotene). Die Benutzung der identifizierenden Begriffe, die zur Definierung der bevorzugten Klebstoffgruppe verwendet werden, soll ausdrücklich Klebstoffe einschliessen, welche hauptsächlich aus einem dieser arei Materialien bestehen, jedoch auch bestimmte modifizierende Zusätze enthalten, welche von üblicher Natur sein können. Zum Beispiel kann der Polyurethan-Klebstoff oder der Polyester-Klebstoff, der erfindungsgemäss verwendet wird, durch Verwendung eines modifizierenden Epoxy-Bestandteils oder anderer Zusätze verbessert werden, die die Klebstoffeigenschaften -modifizieren. Ausserdem kann es im Hinblick auf einige Klebstoffe erwünscht sein, eine kleine Menge eines Katalysators eines häufig mit dem speziellen Klebstoff verwendeten Typs zuzugeben.

Die Klebstoffe werden vorzugsweise in Überzugsform und in Mengen von etwa 1,0 bis 5*0 mg/6,4-5 cm aufgebracht, wobei der bevor-

zugte Bereich etwa 1,0 bis 5*0 mg/6,45 cm sind. Um einen maximalen innigen Verbund zu erreichen, wird es bevorzugt, den Klebstoff zu härten. Dies kann schnell erreicht werden durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa'65*6 bis 246,1 ⁰C für eine Periode von etwa 10 bis 60 Minuten. Im allgemeinen ist es zweckmässig, bei der praktischen Durchführung dieser Erfindung, den Klebstoff auf dem Metallblatt in Form eines Überzugs oder Films aufzutragen undaiischliessend die Schicht der Schutzschicht 44 aufzutragen und zu binden. Die Schutzschicht 44 wird vorzugsweise in Form eines Films aufgetragen, kann jedoch gegebenenfalls als zusammenhängender Überzug aufgetragen werden.

In Figur j5 ist die Schutzschicht 44 gezeigt, welche praktisch zusammenhängend und an die Behälterwand 40 mittels des Klebstoffs 42 gebunden ist. Das Schutzmaterial 44 wird vorzugsweise aus der Gruppe der Copolymerisate von Polyolefinen und Äthylen und lonomeren von Polyolefinen ausgewählt.

Eines der bevorzugten Schutzmateria-lien dieser Erfindung ist ein Polyolef-in-äthylen-Copolymerisat, worin der Äthylengehalt etwa 2 bis 10 Gew.-^ ist. Der bevorzugte Bereich des Äthylenbestandteils

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In einem solchen Copolymerisat sind etwa 2 bis 5 Gew.-% Äthylen. Eine spezielle Copolymerisat-Form, die besonders vorteilhaft ist, ist ein Polypropylen-äthylen-Copolymerisat. Verschiedene Ionomere von Polyolefinen können ebenfalls wirksam bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden. Ein bevorzugtes Material innerhalb der letzteren Gruppe ist Polyäthylen-acrylat.

Die Schutzschicht 44 hat vorzugsweise eine Anfangsdicke von etwa 0,0375 bis 0,1 mm, wobei eine Dicke von etwa 0,0625 bis 0,0875 die bevorzugte Dicke darstellt. Bei der Einkerbung der Metallplatte 40 wird der Teil der Schutzschicht 44, die unter der Kerblinie liegt, durch die Druckkräfte, welche den Fluss des Materials bewirken, dünner. Dieses Dünnerwerden bewirkt vorzugsweise eine Reduktion in der Dicke von etwa 10 bis 50 % und reduziert die Festigkeit der Schutzschicht 44 in diesen lokalen Bereichen.

Wie in Figur 4 gezeigt ist, ist die Behälterwand 4o zur Form einer Dosenfrontflache ausgeformt worden.. Der Ziehzapfen (nicht gezeigt) ist über dem integralen Hohlniet 48 angebracht. Der Niet 48 wird dann abgepflockt, um die Verbindung des Zapfens und der Behälterwand 40 herzustellen, Bei der Ausformung der Frontfläche führt die Einkerbung, die zur Herstellung der Kerblinie 44 erforderlich ist, zu einer sehr bedeutenden Schlagkraft, die kompressiv auf der gesamten Komposit-Behälterwand 40 mit dem Druck entlang der Kerblinie, der häufig im Bereich von 7*033 bis 21,100

kp/cm liegt angreift. Daneben bringt die Verformung der Behälterwand 40 von aussen während der Bildung des Niets 48 erhebliche Beanspruchungen der Metallplatte 44, wie auch der Klebstoffschicht 42 und der Schutzschicht 44. Es ist wesentlich, dass die Integrität der Schutzschicht 44 während der Verformungsoperationen erhalten bleibt,, um die gewünschten Sperreigenschaften zu erhalten. Es ist auch notwendig, dass der Klebstoff 42 mch dieser starken Beanspruchung der Metallplatte weiter funktioniert, damit die Schutzschicht 44 wirksam festgehalten bleibt und um für eine wirksame Öffnung der Behälterwand 4o in einer im einzelnen unten zu beschreibenden Weise ,zu sorgen.

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A ±J?ÖÖ

Unter spezieller Bezugnahme auf Figur 5 werdendie an der Schichtstruktur und beim Einkerben angreifenden Kräfte im grö'sseren Detail betrachtet. Eine herkömmliche Kegelstumpf-RIffeiwalze 50 wirkt mit einem darunter liegenden, im wesentlichen flachen Amboss 52 beim An-legen der Druckkraft an die Behälterwand 40 während einer relativen Schliessbewegung zwischen ihnen zusammen* Zur klareren Veranschaulichung ist zwischen der Riffelwalze 50 (i. Orig. indenter tool) und der Kerblinie 54 ein Zwischenraum eingezeichnet. Die schnelle Abwärtsbewegung der Riffelwalze 50 erzeugt die Kerblinie 54 sowohl durch Trennung als auch physikalische Verdrängung von Material der Metallbehälterwand 40, und transversal nach aussen gerichtetes Metall fliesst von der Kerblinie 54 weg. Die Unterfläche 58 der Behälterwand 40 wird nach unten verformt während der Einkerbung in Bereichen, die unter der Kerblinie 54 liegen.

Während der Formung der Kerblinie unterliegt die Schutzschicht 44 einer Verdünnung in dem Bereich, der allgemein unter der Kerblinie 54 liegt. Während der Einkerbung wird der Abschnitt der Schutzschicht 44, die unter der Kerblinie 54 liegt, vorzugsweise um etwa 10 bis 50 % seiner Anfangsdicke verdünnt, während die restlichen Teile im wesentlichen ihre ursprüngliche Dicke behalten. Die Schichtstruktur ist jedoch dergestalt, dass das Dünnerwerden nicht bis zu einer solchen Tiefe reicht, dass das Durchdringen sich vollkommen durch die Schutzschicht 44 erstreckt. Auch ist die Verdünnung nicht derart, dass die Sperreigenschaften der Schutzschicht 44 bis zu dem Punkt reduziert werden, wo eine unerwünschte galvanische Korrosionswirkung und/oder ein Angriff auf die Unterfläche 58 der Behälterwand 40 durch den Behälterinhalt eintritt. Der Klebstoff 42 behält ebenfalls den zähen Verbund zwischen der Metallbehälterwand 40 und der Schutzschicht 44, vorzugsweise praktisch zusammenhängend, bei.

Bei Herstellung der Struktur dieser Erfindung ist es selbstverständlich ein erstrangiges Ziel, mehrere unerwünschte Struktureigenschaften zu vermeiden, welche die wirksame Funktionsfähigkeit der Behälterwand beeinträchtigen. Vor allen kann eine Perforation oder übermässige Verdünnung der Schutzschicht 44 zu galvanischer

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Korrosion führen, indem eine Substanz, welche sich sowohl mit einer Aluminiumbehälterwand als auch einer Behälterwand aus einem anderen Material, wie Zinn-plattiertem Stahl, in Kontakt befindet, als galvanische Anode fungiert. Diese galvanische Korrosion kann eine unerwünschte Wechselwirkung des KorrosionsProduktes mit dem Behälterinhalt ergeben. Sie kann auch zu einem vollständigen Korrosionsversagen der Aluminiumbehälterwand dadurch führen, dass sie infolge der Tatsache, dass sie als reaktive Anode in der galvanischen Zelle dient, abgebaut bzw. zerstört wird. Eine galvanische Korrosion kann auch zum fortschreitenden Abbau des Klebeverbundes zwischen der Schutzschicht 44 und Metallplatte beitragen.

Eine andere schwerwiegende Gefahr besteht in der Bläschenbildung (die Bildung von Hohlräumen oder Gastaschen zwischen der Metallbehälterwand und der Schutzschicht 44), welche aie Folge aes Angriffs auf eine Metallbehälterwand 40 entweder durch galvanische Wirkung oder den Angriff des Behälterinhalts ist. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass Nahrungsmittelprodukte häufig ihrer Natur nach stark korrodierend sind. Diese Bläschen tragen nicht nur zum Versagen der Schutzschicht 44 bei, sondern können auch zur fortschreitenden Zerstörung des Klebeverbundes zwischen der Schutzschicht 44 und einer Metallplatte 40 beitragen. Dieses Versagen kann schliesslich zu den oben diskutierten Korrosionsproblemen führen. Schliesslich ermöglichen Öffnungen in der Schutzschicht 44 üen Eintritt des Behälterinhalts in die Bläschen.

Beim Öffnen der Behälterwand dieser Erfindung mittels des integralen Öffnungs mechanisms ist es erwünscht, wenn das Anreissen der Schutzschicht 44 unter oder angrenzend an Kerblinie 54 erfolgt, um einen raschen Zutritt zum Behälterinhalt zu erleichtern. Dies kann erreicht werden, indem man eine Klebebindung der Schutzschicht 44 an aer Behälterwand 40 dergestalt schafft, dass der Verbund zwischen ihnen die Festigkeit der Schutzschicht 44 in den Beziehen, die angrenzend an und unter der Kerblinie 5^ liegen, übertrifft. Es ist zu beachten, dass die Dickenreduktion

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der Schutzschicht 44 in den Bereichen, die unter der Kerblinie liegen, durch einen durch Druck induzierten Fluss, welcher während des Einkerbens erfolgt, zur Herabsetzung der Festigkeit der Schutzschicht 44 in diesen Bereichen beiträgt. Dies erleichtert die Trennung entlang dieser Bereiche während des Einreissens der Kerblinie 54, ohne einen zusätzlichen unabnängigen Schritt zu erfordern, wie er erforderlich wäre, würde der Klebstoff den Verbund lösen und die Abtrennung des durch die Kerbung definier- ' ten, entfernbaren Sektors von dem darunter liegenden Teil der Schutzschicht 44 zulassen. Ein^uä5hängiger Schritt würde dann erforderlich werden, um die intakte Schutzschicht 44 zu trennen, bevor man Zugang zum Behälterinhalt erhalten würde.

Bei der Herstellung der Schichtstruktur dieser Erfindung wird ein Metallblatt mit einer haftend gebundenen Schicht aus dem Schutzmaterial 44 versehen, welche entweder als Überzug oder als Film aufgeoracht werden kann. Die Verwendung eines Films wird bevorzugt, da sie die Handhabung und das Verbinden erleichtert. Es wird im allgemeinen bevorzugt, dieses Binden vorzunehmen, während das Metallblatt 4o in Form eines grossen blattähnlichen Elementes vorliegt, aus welchem eine Anzahl von Behälterwänden herausgeschnitten werden kann. Zur zweckmässigeren Beschreibung beziehen sich die Begriffe "Metallblatt" und Worte ähnlichen Inhalts, wenn sie hier verwendet werden, auf ein grösseres Metalüatt, aus welchem eine Anzahl Behälterwände herausgeschnitten werden kann wie auch einzelne Elemente, welche entweder Behälterwandrohlinge, Behälterwände im Stadium der Verarbeitung oder komplette Behälterwände sind. Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Anschichten einer Schutzschicht 44 in Form eines Filmes an die Behälterwand 40 bei einer Metalltemperatur von etwa 82,2 bis 148,9° C, wobei etwa 37,8 bis 104,4° C der bevorzugte Bereich ist. Bei Metallblattemperaturen unterhalb etwa 82,2° C wird keine ausreichende Haftung erzielt und ober- ' halb etwa 87,8° C wird eine überragende Haftung erhalten. Bei Metallblattemperaturen über etwa 104,4° C tritt etwas Filmerweichung und bei etwa 148,9° C Uberrnässiges Weichwerden ein.

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Um die verbesserte Haftbindung zwischen der Schutzschicht 44 und Behälterwand 40 zu erleichtern, ist es, wenn ein Film verwendet wird, erwünscht, die Schutzschicht 44 einer elektrostatischen Behandlung in bekannter Weise zu unterwerfen. Siehe zum Beispiel die US-Patentschriften 3 454 461 und 3 575 762. Eine solche Behandlung umfasst das Fähren des Filmes durch eine Hochfrequenz- -Koronaentladung zwischen einer Elektrode und Masse. Dies ruft eine Reaktion auf der Oberfläche des Filmes hervor und ergibt eine Polarisierung der Moleküle auf der Oberfläche des Filmes.

Um die Wirksamkeit des Herstellungsverfahrens für eine.geschichtete Frontflächenstruktur dieser Erfindung zu verwirklichen, wie auch die Qualität des erhaltenen Produktes zu prüfen, wurde eine Reihe von Härtetests mit dem Zweck durchgeführt, das Ausmass der Festigkeit gegenüber dem Versagen unter extremen Bedingungen zu bestimmen. Die folgenden Beispiele, welche die Ergebnisse dieser Tests wiedergeben, wie auch die Grenzen der vorliegenden technischen Praxis ersichtlich machen, bestätigen die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Um das Produkt von üblichen Praktiken zu bewerten, wurden mehrere Blätter einer Magnesiumlegierung auf Aluminiumbasis (5052) in der extra harten Temperform HI9 mit einer Dicke von etwa 0,25 mm auf beiden Seiten mit einem phenolischen Epoxyharz mittels eines Lösungsmittels, das nachfolgend verdampft wurde, beschichtet. Der Überzug wurde durch Erhitzen der Platten auf 2O4,4° C für einen Zeitraum von 10 Minuten gehärtet. Kreisrunde Flächenteile wurden ■ dann aus dem Blatt ausgestanzt und zu Frontflächen für Dosen verarbeitet. Die Dosenfrontflachen wurden nachfolgend in herkömmlicher Weise gekerbt, um einen entfernbaren Flächensektor zu definieren. Eine sorgfältige Prüfung der gekerbten Dosenfrontflächen liess angebrochene Teile der phenolischen Epoxyüberzüge erkennen, welche für eine gewöhnliche technische Verwendung nicht annehmbar gewesen wären, ohne dass ein Ausbesserungsüberzug aufgebracht würde, um

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die durch die Kerboperation geschaffenen Defekte zu beheben. · Beispiel 2

Um die Permeabilität des Schutzfilmes und die Festigkeit gegenüber Bläschenbildung zu testen, wurden mehrere Tests durchgeführt, Eine Anzahl von Dosenfrontflächen wurde aus Blättern einer Magnesiumlegierung auf Aluminiumbasis der extra harten Temperform H19 (515I-HI9) hergestellt. Die Blätter hatten eine Abmessung von etwa 0,025 cm und wurden auf einer Seite mit einem klaren Epoxyaminüberzug und auf der anderen Seite mit einem Polyurethan-Klebstoff in einer Menge von 3 mg/6,45 cm überzogen. Ein homopolymerer Polypropylen-Film mit einer Dicke von etwa 0,075 mm wurde auf den Prüfstücken der Serien A und C verwendet, während ein 0,075 mm Copolymerisat aus Polypropylen und 3 Gew.-;« Äthylen bei den Prüfstücken der Serie B verwendet wurde. Die Filme wurden vor dem Aufschichten elektrostatisch behandelt, um die Haftfähigkeit zu verbessern. Ein erster Teil (A-,, B-.) der Prüfstücke aus Serie A und B wurde entsprechend bei einer Metalltemperatur von etwa 87,8° C und ein zweiter Teil (A_?, B_p) der Prüfstücke aus Serie A und B bei einer Metalltemperatur von etwa 10^,4 C beschichtet. Die Prüfstücke der Serie C wurden auch bei etwa 104,4 C beschichtet. Von den Prüfstücken wurden Dosenfrontflächen herausgetrennt, und die Stanzstücke gekerbt und mit integralen Niets, die einen Hebelziehzapfen befestigten, in einer herkömmlichen Weise versehen, mit der Ausnahme, dass auf der vom Film bedeckten Oberfläche der F^ntflächen nach dem Einkerben kein Ausbesserungsüberzug aufgebracht wurde. Blanke Zinn-plattierte Dosenkörper wurden verwendet, um die Wahrscheinlichkeit einer galvanischen Korrosion zu erhöhen, sollten sich Perforationen oder eine übermässige Permeabilität in dem Schutzfilm entwickeln. Die Dosen wurden mit Tomatensaft bei einer Temperatur von etwa 90,6 G gefüllt. Tomatensaft wurde gewählt, da er als ein schwierig aufzubewahrendes Produkt zu betrachten ist, denn er besitzt wesentliche Korrosionseigenschaften. Die beschichteten Dosenfrontflächen wurden an den Dosenkörper in herkömmlicher- Weise mit

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einer Doppelnaht befestigt. Die versiegelten Dosen wurden in einem Ofen 50 Minuten bei 115,6° C gehalten und danach bei

etwa 0,7 kp/cm Druck-gekühlt. Nach 1-monatiger Lagerung bei 37*8 C wurde 1 Dutzend Dosen jeder Serie von Doseni'rontflachen geöffnet, ohne die Integrität der beschichteten Dosenfrontflachen zu zerstören. Das Dutzend Prontflachen der Serie B-, (Copolymerisat aufgeschichtet bei 87,8° C ) zeigte keine Anzeichen von über-Hiässiger Permeabilität und war vollkommen frei von Bläschen. Die Prontflächen der Serie B₂ (Copolymerisat bä 104,4 C aufgeschichtet) hatten eine einzige Frontfläche von den 12 mit kleinerem Anzeichen von Bläschenbildung. Unter demselben scharfen Test hatten die Serie A-. (Homopolymerisat bei 87,8° C aufgeschichtet), die Serie A₂ (Homopolymerisat bei 104,4 G aufgeschichtet) und die Serie C (Homopolymerisat bei 104,4 C aufgeschichtet der Prontflächen eine, zwei und acht Prontflächen von jeweils einem Dutzend, die kleinere Bläschenbildung zeigten. Dieser Test demonstriert daher die Überlegenheit des Copolynierisats gegenüber dem Homopolymerisat der gleichen Dicke hinsichtlich der Spannungsbruchfestigkeit, welche mit der Festigkeit gegenüber Permeabilität und Bläschenbildung in Beziehung steht. Dies ist insofern besonders bemerkenswert, als das Homopolymerisat eine bekannte annehmbare Alternative zur bisherigen Problemlösung darstellt, die Ausbesserungsüberzüge nach dem Kerben verwendet sowie die scharfen Bedingungen, unter Vielehen die Tests durchgeführt wurden.

Beispiel 3

Zwei Arten von beschichteten Behälterwänden wurden in Tests verwendet, die jenen des Beispiels 2 im wesentlichen ähnlich waren, mit der Ausnahme,dass die Dosenkörper in herkömmlicher Weise überzogen waren, Ein Copolymerisat aus Polypropylen und 5 Gew.->:>' Äthylen wurde in Filmform vorgegeben. Dieser Filmwurde auf Blätter der Aluminiumlegierung 515I-HI9 mittels eines Polyurethan-Klebstoffs aufgeschichtet, welcher einen Epoxyzusatz hatte. Die erste Serie von Prontflächen (Serie D) hatte einen Film von 0,05 mm Dicke, während .die zweite Serie (Serie E) eine Filmdicke von 0,075 mm hatte. Die

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Behälter wurden mit Tomatensaft gefüllt und wie in Beispiel 1 versiegelt und verarbeitet. Ein Teil jeder Serie der versiegelten Behälter wurde für einen Zeitraum von 1 Monat und ein zweiter Teil jeder Serie für einen Zeitraum von 3 Monaten gelagert. Für jeden Typ Frontfläche innerhalb jedes LagerungsZeitraums wurde eine erste Gruppe bei 23,9° C und eine zweite Gruppe bei 37,8° C gelagert. Nach der Lagerung wurden sämtliche versiegelten Dosen geöffnet zwecks Inspektion, ohne die Frontflächenintegrität zu beeinträchtigen. Der Film der Serie E (0,075 mm) zeigte keine sichtbaren Perforationen weder in einem der 56 Frontflächen, welche bei 23,9° C während 1 Mori%s gelagert hatten, noch in einem der 20 Frontflächen, welche während 1 Monats bei 37,8° C gelagert worden waren. Der Film der Serie D (0,05 nun) zeigte keine sichtbaren Perforationen bei den 91 Frontflächen, welche 1 Monat bei 23,9° C gelagert wurden. Gleiches traf zu für die 20 Frontflächen der Serie D, welche 3 Monate bei 37,8° C gelagert wurden. Hinsichtlich der 3-monatigen Lagerung des Films der Serie E (0,075 mm) unter diesen scharfen Testbedingungen zeigte keine der 56 Frontflächen, die bei 23,9 C gelagert waren, und nur eine der 14 Frontflächen, die bei 37*8 C gelagert worden waren, ein sichtbares Anzeichen von Perforation. Hinsichtlich der Filme der Serie D (0,05 mm) zeigten zwei der 9I Frontflächen, die bei 23,9° C für einen Zeitraum von 3 Monaten gelagert wurden, und eine der 15 Frontflächen, die bei 37,8° C gelagert wurden, Perforationen. Keiner der versiegelten Behälter zeigte Wasserstoffquellung, was anzeigen würde, dass ein Korrosionsangriff auf die Metallfrontfläche und/oder ein Nahrungsmittelverderb stattgefunden hat. Durch Vergleich mit der bisher bekannten, annehmbaren homopolymeren Polypropylen-beschichteten Frontfläche ist zu beachten, dass unter den gleichen Bedingungen das 0,050 mm Homopolymerisat 8 Frontflächen aufwies, die Perforationen enthielten, und zwar von 144 bei 23,9° C 3 Monate gelagerten, und 5 perforierte Frontflächen von 30 bei 37,8° C 3 Monate gelagerten Frontflächen. Ein 0,050 mm Homopolymerisat enthielt keine sichtbaren Perforationen bei den 44 Frontflächen, die 1 Monat bei 23,9° C gelagert wurden, oder den 40 Frontflächen, die 1 Monat

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bei 337,8 G gelagert wurden. Keine sichtbaren Perforationen waren bei den 59 0,075 mm Homopolymerisat-Frontflachen vorhanden, die bei 23,9^J C 1 Monat gelagert wurden, oder den 59 Frontflächen, die bei 37,8 C 3 Monate gelagert wurden. Es waren auch keine sichtbaren Perforationen bei dem 0,075 mm Homopolymerisat vorhanden bezüglich der 20 Frontflächen, die bei 37,8° C 1 Monat gelagert wurden, oder der I5 Frontflächen, die bei 37,8° C 3 Monate gelagert wurden. Es hat daher den Anschein, dass die Funktionsfähigkeit des 0,075 mm Copolymerisate jener des 0,075 mm Homopolymerisats nahe kommt, während sowohl die 0,050 mm als auch die 0,075 mm Copolymer!sat-Funktionsfähigkeit jene des 0,050 mm Homopolymerisats übersteigt.

Beispiel 4

Die in Zusammenhang mit Beispiel 3 durchgeführten scharfen Tests wurden wiederholt unter Verwendung eines nichtüberzogenen Dosenvorrats, um ein zusätzliches Element der Beschleunigung in den Tests zu haben. Eine erste Reihe von beschichteten Frontflächen (Serie F) verwendete das 0,05 mm Polypropylen-5$ Ä'thylen-Copolymerisat und die zweite Serie (Serie G) der Frontflächen das 0,075 mm Polypropylen-5 P Äthylen-Copolymerisat. Hinsichtlich der Frontflächen der Serie G (0,075 mm Copolymerisat) Hessen die versiegelten Dosen, welche bei 23,9° C 1 Monat gelagert worden waren, kein sichtbares Anzeichen von Perforation erkennen. Die 20 Frontflächen der Serie G, welche bei 37,8° C 1 Monat gelagert worden waren, konnten ebenfalls kein sichtbares Anzeichen von Perforation erkennen lassen. Die Frontflächen der Serie G wiesen kein sichtbares Anzeichen von Perforation in Zusammenhang mit den 30 Frontflächen auf, welche bei 23,9° C 3 Monate gelagert hatten. Gleiches traf zu für die 15 Frontflächen, welche bei 37,8 c 3 Monate gelagert hatten. In Zusammenhang mit den Frontflächen der Serie F (0,05 nui Copolymerisat) enthielt nur 1 Front fläche von den ö2, welche bei 23,9° C 1 Monat gelagert hatten, Anzeichen von Perforation und nur eine der 20, welche bei 37,8 Cl Monat gelagert hatten, zeigte solche Anzeichen. Hinsichtlich der Front-

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flächen der Serie F, welche drei Monate gelagert wurden, zeigten nur 2 der 6l Frontflächen, die bei 23, 9° C- lagerten, Anzeichen von Perforation und keine der 14 Frontflächen, die bei 37,8° C lagerten, zeigte ein sichtbares Anzeichen von Perforation. Im Kontrast hierzu ist es interessant zu beobachten, dass von den 90 Polypropylen-0,05 mm-Homopolymerisat-Frontflachen, die bei 23,9 Cl Monat unter diesen Bedingungen gelagert hatten, 19 sichtbare Anzeichen von Perforation zeigten und von den 40 0,05 mm Homopolymerisat-Frontflächen, die bei 37,8° C gelagert hatten, 9 sichtbare Anzeichen von Perforation zeigten. In ähnlicher Weise hatten von den 7I 0,05 mm-Homopolymerisat-Frontflachen, die bei 23,9° C 3 Monate gelagert hätten, 7 sichtbare Anzeichen von Perforation und 1 vonden 25 0,05 ram Homopolymerisat -Frontflächen, die bei 37,8° C 3 Monate gelagert hatten, zeigte sichtbare Anzeichen von Perforation. Hinsichtlich der 0,075 mm Homopolymerisat-Frontflächen zeigte eine der 5I bei 23,9° C gelagerten und keine der 20 bei 37j8 C gelagerten sichtbare Perforationen. Hinsichtlich der 3-monatigen Lagerung zeigten 3 der 50 0,075 mm Homopolymerisat-Frontflächen sichtbare Anzeichen von Perforation, während keine der I5 bei 37*8° C gelagerten Perforation zeigte. Es scheint daher, dass die 0,075 mm Copolymerisat-Frontflächen (Serie G) die beste Funt^ionsfähigkeit unter diesen scharfen beschleunigten Testbedingungen zeigten und de 0,05 mm Copoimerisat-Frontflächen (Serie F) praktisch gleich den 0,075 mm Homopolymerisat-Frontflächen und besser als die 0,05 mm Homopolymerisat-Frontflächen im Funktionsverhalten sind.

Während zur zweckmässigeren Bezugnahme hier der Begriff "Kerblinie" und ähnliche Begriffe verwendet worden sind, kann selbstverständlich der entfernbare Sektor durch eine einzelne Kerblinie, eine Anzahl vnn Kerblinien oder eine oder mehrere geschwächte Linien, die in anderer Weise vorgegeben werden, definiert werden, und die Verwendung des Begriffs "Kerblinie" und Worte ähnlichen Gehalts sollen hier sowohl einzelne als auch mehrfache gekerbte oder geschwächte Linien einschliessen, welche zur Markierung eines entfernbaren Sektors dienen.

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Es ist daher selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geschichteten Behälterwandstruktur vorschlägt, welche einen integralen Öffnungsmechanismus besitzt und den starken mechanischen Kräften, die während, ,der Verarbeitung der ebenen Metallwand zur Behälterendwand-Konstruktion angreifen, standhalten können. Dies wird alles erleichtert durch die Verwendung entweder eines speziellen Copolymerisats aus Polyolefin und Äthylen oder von Ionomeren eines Polyolefins. Die Schutzschicht ist wirksam an die Unterfläche des Metallblatts in einer solchen Weise gebunden, dass entweder ein Einreissen oder ein übermässiges Dünnerwerden der Schutzschicht während des Einkerbens, der Nietbildung und der Einpflockung und anderer Formarbeitsgänge für die Behälterwand vermieden werden. Die Vermeidung von Perforationen und Blasenbildung wird erreicht, ohne dass der Einsatz in einer zusätzlichen beschränkten Gebrauchsausstattung oder ein Abgehen von herkömmlichen Herstellungspraktiken für Behälterwände notwendig ist. Auf diese "Weise wird eine galvanische Korrosion wie auch ein Korrosionsangriff auf die Metallplatte durch den Inhalt des versiegelten Behälters wirksam vermeiden, während die Notwendigkeit für irgendwelche Rekonstruktionsschritte, wie einen Ausbesserungsüberzug, eliminiert wird. Der Aufbau der geschichteten Viand dieser Erfindung ist dergestalt, dass sie eine einzelne wirksame, schützende, geschichtete, Wandkonstruktion bietet, die zur Verwendung mit einem grossen Bereich von Produkten, einschliesslich stark korrodierender Nahrungsmittel, geagnet ist. Sie verhindert auch störende Wirkungen auf die Eigenschaften von Nahrungsmittelprodukten, die innerhalb eines solchen Behälters eingeschlossen sind, was aus der Zerstörung der Behälterwand herrührte. Schliesslich ist anzumerken, aass dies alles erreicht wird, während die gewünschte Einfachheit der Öffnungseigenschaften erhalten bleibt. Wenn sich die Schutzschicht vorzugsweise automatisch abtrennt, wenn der entfernbare Vektor geöffnet wird, 1st keine umständliche unabhängige Trennung der darunter liegenden Schutzschicht, nachdem der Behälteröffnun^smechanisrnus betätigt wurde, um den entfernbaren Sektor zu öffnen, erforderlich.

- Patentansprüche 309840/0755

Claims

Patentansprüche

Geschichtete Me-t allbehält erw and, enthaltend eine Metallplatte mit einem durch eine Kerblinie definierten entfernbaren Sek- tor, einem Klebematerial, das an einer Oberfläche dieser Metallplatte sitzt, und einer zusammenhängenden Schicht aus Gehutzmaterial, die an dieser Metallplatte mittels dieses Klebstoffs befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Schutzmaterial ein Copolymerisat aus einem Polyolefin und Äthylen oder Ionomeren von Polyolefinen ist und dieses Schutzmaterial eine Dicke von etwa 0,0575 bis 0,1 mm in Bereichen, die nicht unter dieser Kerblinie liegen, aufweist.
2. Geschichtete Behälterwand nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass diese Metallplatte eine Restdicke von ebwa 0,05 bis 0,15 mm in diesen gekerbten Bereichen hat, das Schutzmaterial eine Pilmdicke von etwa Ο,θβ25 bis 0,0875 in Bereichen, die nicht unter dieser Kerblinie liegen, aufweist, dieses Schutzmaterial eine reduzierte -Dicke in den Bereichen besitzt, die unter dieser Kerblinie liegen, das Schutzmaterial ein Copolymerisat aus einem Polyolefin und Äthylen mit einem Äthylengehalt von etwa 1 bis 10 Gew.-;l oder Polyäthylenacrylat ist und dieser Klebstoff Epoxy, Polyester oder Polyurethan ist, enthält.

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3. Metallbehälterwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Klebstoff ein Überzug von etwa 1,0 bis 5,0 mg/6,45

2
cm und dieses Schutzmaterial ein Copolymerisat aus Polyolefin und Äthylen mit einem Äthylengehalt von etwa 2 bis 5 Gew.-% ist.

Metallbehälterwand nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet,

2 dass dieser Klebstoff ein Überzug von 1,0 bis ^,0 mg/6,45 cm ist und dieses Schutzmaterial innerhalb der Bereiche, die unter dieser Kerblinie liegen, eine Dicke aufweist, die etwa bis 50 ;j geringer ist als die mittlere Dicke des restlichen Schutzmaterials.

Blatt Zeichnungen

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