Getränkedosen aus Aluminium

 

1 Lebensmittelverpackungen aus Aluminium

Aluminium wird häufig in verschiedenen Dosen für Lebensmittelverpackungen verwendet (Abbildung 1.1).

Die wichtigsten Methoden zur Herstellung von Lebensmittel- und Getränkedosen aus Aluminium, rund und rechteckig, sind in der Abbildung dargestellt 1.2.

Abbildung 1-1 – Verschiedene Lebensmitteldosen aus Aluminium [1]

Abbildung 1-2 – Verfahren zur Herstellung von Lebensmittel- und Getränkedosen aus Aluminiumblech [1]

2 Getränkedose aus Aluminium

Im Gegensatz zu Lebensmittelbehältern aus Aluminium, Aluminium-Getränkedosen (Getränkedosen):

• Wird in großen Mengen hauptsächlich in nur einigen Standardgrößen benötigt (Abb. 1-3).
• Diese Größen haben mehrere Standardkörperdurchmesser (und verwenden daher den gleichen Deckel) und sind lediglich unterschiedlich lang.
• Eine begrenzte Anzahl von Getränkedosentypen und -größen ermöglicht die Produktion großer Mengen auf Hochgeschwindigkeitsanlagen.

Die Getränkedose muss einem Innendruck von standhalten 6,7 Atmosphäre. Es hat einen relativ dicken, nach innen gewölbten Boden, aber eine sehr dünne Wand, da durch den hohen Druck in der Dose eine ausreichende Steifigkeit gewährleistet ist (Abbildung 2-1).

Die Gewichtsreduzierung des Körpers wurde durch erreicht

• Liebe zum Detaildesign
• Feinabstimmung der Legierungsmetallurgie
• Prozessroute, um maximale Festigkeit zu erreichen und dennoch eine ausreichende Formbarkeit beizubehalten.
• Einschnüren der Oberseite des Dosenkörpers, um einen Deckel mit kleinerem Durchmesser (und damit stärkerem Deckel) aufzunehmen.

Abbildung 1-3 – Bei weitem nicht die vollständige Vielfalt an Arten und Größen von Aluminium-Getränkedosen [8]

Das durchdachte Design

Die Getränkedose aus Aluminium ist ein Beispiel für die sorgfältige und durchdachte Gestaltung eines Aluminiumprodukts. Jeder Bestandteil der Dose erfüllt seine Funktion [2]:

• KÖRPER. Der Körper ist unten dicker gestaltet, um die Stabilität zu erhöhen. Es hält einem Innendruck von stand 6 Atmosphären und kann unterstützen 100 Kilogramm.
• BASE. Der Boden der Dose nimmt eine Kuppelform an, um dem Innendruck standzuhalten.
• NACKEN. Der Dosenkörper ist hier verengt, um den kleineren Deckel unterzubringen.
• DECKEL (ENDE). Der Deckel kann sich bilden 25 Prozent des Gesamtgewichts der Dose. Es besteht aus einer Legierung, die weniger Mangan, aber mehr Magnesium enthält als der Körper. Dadurch wird der Deckel stärker. Der Durchmesser des Deckels ist kleiner als der des Körpers. Das spart Masse.
• FLANSCH. Nachdem die Oberseite der Dose beschnitten ist, Es ist gebogen und gesäumt, um den Deckel nach dem Befüllen zu sichern.
• GEWERTETE ERÖFFNUNG. Der Deckel ist geritzt, so dass sich das Metallteil leicht hineinschieben lässt, ohne sich zu lösen.
• TAB. Dieses separate Metallstück wird durch die integrierte Niete an Ort und Stelle gehalten.
• NIET. Wird verwendet, um die Lasche an der Dose zu befestigen. Dieses integrale Teil des Deckels wird hergestellt, indem die Mitte des Deckels leicht nach oben gestreckt wird. Anschließend wird es zu einer Niete gezogen.

Abbildung 2-1 – Gesamtansicht einer typischen Getränkedose und
die Funktionen seiner verschiedenen Elemente [2]

Körper

Abbildung 2-2 zeigt einen typischen Dosenkörper [1]:

• Es wird hergestellt aus 0.30 mm dicker Streifen
• Dieses Maß bleibt im Dosenboden im Wesentlichen erhalten
• Der Boden ist profiliert, um nicht nur dem hohen Innendruck standzuhalten, sondern auch sicherzustellen, dass der Boden auf dem entsprechenden Deckel stapelbar ist.
• Die Wand ist gebügelt 0,110 mm Dicke über den größten Teil der Körperlänge.
• Die Oberseite der Dose ist nicht im gleichen Maße gebügelt und endet bei ca 0,16 Millimeter dick. Dies erleichtert das Einschnüren.
• Der dickere Flansch erleichtert das anschließende Verschließen des Deckels.

Abbildung 2-2 – Typische Wandstärke einer Getränkedose aus Aluminium [1].

Flansch

Getränkedosendeckel werden nach dem Befüllen mit einer Doppelverschlussnaht am Dosenkörper befestigt (Abb 2-3) [1]:

• Erste, Der Rand des Deckels wird unter den Körperflansch gerollt, der dann nach unten gebogen wird
• Zweite, die Naht ist dicht verschlossen.

Abbildung 2-3 – Schritte zur Bildung einer Doppelfalznaht [1]

3 Leicht zu öffnende Deckel (Enden)

• Der Erfolg des Aluminiumgetränks begann mit der Einführung des leicht zu öffnenden Deckels (risunok) in den 1960er Jahren 2-4).
• Alle leicht zu öffnenden Dosendeckel werden aus vorbehandeltem und lackiertem Coil hergestellt.
• Bei Schalenpressen mit 24 Ausgängen werden breite Spulen verwendet, die bis zu laufen kann 300 Hübe/Min.

Bild 3-1 – “Stay-on-Tab” Variante des Easy-Open-Deckels für Getränkedosen [1]

Bild 3-2 – Der Deckel besteht aus einer stärkeren Aluminiumlegierung als die für das Gehäuse verwendete Legierung.
Die Öffnung ist gerillt, sodass sie vom Verbraucher leicht entfernt werden kann. Auch mit einer Hand [6]

Abbildung 3-3 – Eine neue Lösung für Dosen, die diese Lücke schließt
zwischen traditionellen Trinkdosen und den Anforderungen der “Generation unterwegs”.
Die Lösung ist auf die Anforderungen zunehmend mobiler Lebensstile zugeschnitten [8]

Integrierte Niete und Lasche

Die Schritte zur Bildung des Easy-Opening sind in der Abbildung dargestellt 3-4 [1]:

• Der erste Schritt besteht darin, eine Blase zu bilden.
• Die Blase wird dann neu gezeichnet, um die Schaltfläche zu bilden (d. h. die Niete).
• Die Basis des Deckels um den Knopf herum ist dünner (geprägt), um mehr Metall in den Knopf hineinzudrücken.
• Wenn die Lasche über der Schaltfläche platziert wurde, Der Niet wird verdünnt, um das Metall im fertigen Nietkopf zu verlängern.

Spielstände

• Die Kerblinie hat die Form eines abgeschnittenen „V“ (Abbildung 3-5) normalerweise bis zu einer Tiefe von ca 0,085 mm Restmetall in der Nähe der Niete, aber Verdickung
  leicht bis ca 0,110 mm auf der gegenüberliegenden Seite des Deckels.
• Dies dient dazu, die Deckelöffnungskriterien des „Pop“-Werts zu erfüllen 3 kg und „Reißwert“ um 7 kg.
• Diese Grenzwerte werden festgelegt, um sicherzustellen, dass die Kerblinie nicht so schwach ist, dass sie vorzeitig bricht.
• Eine Nebenrilllinie wird üblicherweise gleichzeitig mit der Hauptrilllinie gebildet.
• Hierbei handelt es sich um eine flache Wertung, die direkt innerhalb der Hauptwertlinie liegt. Es soll den Metallfluss aus der Hauptritzung verlangsamen und einen Bruch der Kerblinie während der Umformung verhindern [1].

 

Bild 3-4 – Schritte zur Bildung eines Integralniets [1]

Abbildung 3-5 Der Abschnitt über Scoreline [1]

Mehr:

Das geniale Design der Aluminium-Getränkedose

4 Materialien für Getränkedosen aus Aluminium

• Für den Dosenkörper, ein Streifen aus einer Aluminiumlegierung 3004 oder Aluminiumlegierung 3104 wird genutzt, beide im H19-Temper.
• Für Deckel, 5182 Es wird ein Aluminiumlegierungsband im Härtegrad H48 verwendet.
• Für Tabs, ein Streifen 5042 Es wird eine Aluminiumlegierung im Härtegrad H18 verwendet.

Tisch 1 – Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Getränkedosen aus Aluminium

5 Herstellung von Getränkedosen

Herstellungszyklus

Bild 5-1 – Typisches Herstellungsdiagramm für Getränkedosen aus Aluminium [4]

Dosenkörper

 

Abbildung 5-2 – Schematische Darstellung der typischen Zug- und Wandeisenmethode zur Dosenherstellung (33-cl-Dose) [1]

Abbildung 5-3 – Das Gleiche wie in Abbildung 4.2 klarer:
Der anfängliche zug verwandelt den rohling in eine kleine tasse (1).
Der Becher wird an einen zweiten Stempel übergeben, der die Dose neu zeichnet;
die hülse hält die dose fest, um faltenbildung zu vermeiden (2).
Der Stempel schiebt die Dose an Bügelringen vorbei, die die Wände dünn machen (3).
Schließlich, der Boden ist gegen eine Metallkuppel geformt (4).

Abbildung 5-4 – Schröpfpresse.
Der Cupper ist eine spulenbeschickte Mehrstempelpresse
wo Kreise ausgeschnitten und in den Becher der ersten Stufe eingezeichnet werden [1].

Abbildung 5-5 – Neuzeichnen & Wandbügelstufen im Bodymaker [1]

Deckel (Enden)

Die übliche Methode besteht darin, leicht zu öffnende Deckel in zwei Schritten herzustellen [1]:

• Stanzen und Formen des glatten Deckels (Muschelpresse) sowie Einrollen des Randes und Auftragen von Futtermasse;
• Übertragen der Schalen auf eine Transferpresse mit mehreren Werkzeugen (die Konvertierungspresse) zum Prägen von Platten, Formung der Niete, Ritzen und schließlich die Ringlasche anbringen.

Leicht zu öffnende Tabs

Die Herstellung der Öse – der Schlüsselöffner – umfasst ca 13 Operationen (Abbildung 11), bevor es auf dem Deckel montiert werden kann.

Abbildung 5-6 – Die Schritte der Tabs-Herstellung [3]

6 Gebrauchter Aluminium-Getränkedosenschrott (UBC).

Form von Schrott

UBC-Schrott wird geliefert [9]:

• in Ballen mit einer Größe von nicht mehr als (800 x 1000 x 1200) mm und eine spezifische Masse dazwischen 200 kg/m3 und 350 kg/m3
• in Briketts mit Abmessungen von nicht mehr als (400 x 400 x 600) mm und eine spezifische Masse dazwischen 350 kg/m3 und 700 kg/m3.

Hinweis: Die Dichte der Aluminiumschmelze beträgt 2350 kg/m3. Deswegen, Ballen und Briketts, wenn es als Ganzes in den Ofen geladen wird, wird zwangsläufig in der Aluminiumschmelze schwimmen.

Chemische Zusammensetzung von umgeschmolzenem UBC-Schrott

UBC-Schrott hat nach dem Entschichten und Schmelzen normalerweise die in der Tabelle angegebene chemische Zusammensetzung 2.

Tisch 2 – Chemische Zusammensetzung von UBC-Schrott [9]

Aluminium “Legierung” einer solchen chemischen Zusammensetzung passt gut in die Bereiche der chemischen Zusammensetzung von Legierungen 3004 und 3104 (siehe Tabelle oben), aus denen der Dosenkörper hergestellt wird. Deswegen, Der überwiegende Teil des Aluminiumdosenschrotts wird eingeschmolzen und an die Hersteller zurückgegeben (Abbildungen). 6-1, 6-2 und 6-3).

Metallausbeute

Die Metallausbeute gebrauchter Getränkedosen ist in der Regel nicht geringer 88 % [9].

Abbildung 6-1 – Recycelbare Getränkedosen [5]

Abbildung 6-2 – Recyclinglinie für gebrauchte Aluminiumdosen
in Barren zum Walzen von Blechen zur Herstellung neuer Aluminiumdosen [5]

Abbildung 6-3 – Prozess, bei dem recycelte Dosen neues Metall auf dem Aluminiumdosenmarkt ersetzen [7]

1. TALAT 3710
2. WISSENSCHAFTLICHER AMERIKANER September 1994
3. https://www.visy.com.au/packaging/beverage-cans/about/
4. TALAT 1101
5. TALAT 1102
6. http://www.madehow.com
7. Aluminium und Aluminiumlegierungen / ed. J.R. Davis – ASM International, 1993
8. https://www.envases.mx/
9. AUF 13920-10 Aluminium und Aluminiumlegierungen – Experimentelle Untersuchung der Eigenschaften von Schweißnähten in Längsrichtung in röhrenförmigen AA6060- und AA6082-Extrusionen – Teil 10: Schrott bestehend aus gebrauchten Aluminium-Getränkedosen