DE69204466T2

DE69204466T2 - Abziehbare laminierte strukturen und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE69204466T2
Application number: DE69204466T
Authority: DE
Inventors: Melville Ball; Laurie Coady; Robert George Jones; Werner Heinz Kuenzi
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JP3110044B2; EP0606309A1; CA2118912A1; JPH06510957A; US5582884A; DE69204466D1; CA2118912C; EP0606309B1; WO1993006992A1; ES2076783T3

Description

TECHNISCHE BESCHREIBUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf abziehbare Strukturen zur Anbringung von Metallschichten auf anderen Materialschichten, so daß die Schichten sich bei normaler Handhabung der entstehenden Artikel nicht voneinander lösen, jedoch voneinander abgezogen werden können. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren für die Herstellung solcher Strukturen und solche Strukturen enthaltene Artikel.

HINTERGRUND

Abziehbare laminierte Strukturen werden insbesondere in der Behälter- und Verpackungstechnik eingesetzt.
Behälter aus Metall, Metallfolie, Kunststoff oder Glas mit abziehbaren Verschlußelementen, wie Abdeckungen, Siegel, Deckel oder andere Verschlußelemente aus Metallfolie oder flexiblem Kunststoff sind heutzutage weit verbreitet. So dienen diese Art Behälter z.B. zur Verpackung von Nahrungsmitteln und Tierfutter und zum sanitären oder sterilen Schutz von medizinischen Geräten und Ausrüstung, pharmazeutischen Produkten und ähnlichen. Der Vorteil dieser Behälter, ist das sie allgemein preisgünstig, hermetisch verschließbar und einfach manuell oder maschinell zu öffnen sind.
Verschlossene Behälter dieser Art können in verschiedenen Typen, Formen und Größen produziert werden. So können die Behälter z.B. aus einem festen oder halbfesten Hohlkörper mit einem dünnen flexiblen Metall- oder Kunststoffdeckel bestehen oder können als flexible Metall- oder Kunststofftaschen mit voneinander abziehbaren Nähten ausgestattet sein. Metallfolien bilden allgemein einen Teil oder den gesamten Behälter, da Metallfolien einen guten Sauerstoff- und Feuchtigkeitsschutz bieten, sowie gute mechanische und Wärmeeigenschaften und attraktiv aussehen.
Abziehbare verschlossenen Behälter werden einfach hergestellt, indem ein Verschlußelement mit einem Klebstoff, einem Verschweißlack oder einer Polymerschweißmembran (allgemein Polypropylenmembran) an einem Behälter befestigt wird, wobei diese stark genug ist, um ein vorzeitiges Öffnen des Behälters zu vermeiden und jedoch gleichzeitig eine Abzugfestigkeit aufweist, die es ermöglicht, das Verschlußelement manuell oder maschinell zum Öffnen des Behälters abzuziehen. Um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden, werden Klebstoffe, Lacke und Polymermembranen in der nachstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen als "Klebstoffe" bezeichnet.
Obgleich viele abziehbare Klebstoffe bekannt sind, eignen sich nicht alle zum uneingeschränkten Einsatz. So wird z.B. die Wahl des Klebstoffes erschwert, falls der Behälter vor dem Öffnen erhitzt wird, wenn er z.B. warm zu servierende Nahrungsmittel oder in Wasser oder anderen Wärmemedien zu pasteurisierende (kurze Erwärmung auf 80 - 85ºC) oder zu sterilisierende Artikel (längere Erwärmung bei Temperaturen von 120 - 130ºC) enthält. Unter solchen Umständen ändert sich die Haftfestigkeit häufig (wird allgemein beachtlich reduziert, oft um die Hälfte oder noch mehr) während der Erwärmung und führt zu einem vorzeitigen Versagen des Verschlusses oder zum erschwerten Öffnen des Behälters. Außerdem ist die Haftfestigkeitsveränderung oft schwer voraussehbar, da diese auch sehr abhängig von unterschiedlichen Klebstofformulierungen sowie Zeit- und Temperaturunterschieden des Wärmeprozesses ist. Feuchtigkeit oder Dampf können auch eine extreme Auswirkung auf die Haftfestigkeit ausüben.
Selbst wenn der Behälter nicht zur Anwendung aufgewärmt wird, muß der richtige Klebstoff mit einer genügenden Abzugfestigkeit gewählt werden, um einen effektiven haltbaren Verschluß und gleichzeitig ein einfaches Öffnen des Behälters zu bieten. Für lange lagerfähige Produkte wird die Wahl geeigneter Klebstoffe weiter begrenzt, um Klebstoffe zu vermeiden, die bei Alterung ihre Hafteigenschaften verlieren und für Nahrungsmittel und andere Eßwaren wird die Wahl auf die den Lebensmittelvorschriften entsprechenden Klebstoffe begrenzt.
Es ist hieraus ersichtlich, daß eine gewisse Vorsicht bei der Wahl und Anwendung von Klebstoffen für abziehbare Behälterverschlüsse benötigt wird, wodurch oftmals teuere Produkte oder begrenzte Einsatzmöglichkeiten der abziehbaren verschlossenen Behälter für bestimmte Artikel oder Anwendungen entstehen.
Es ist daher vorteilhaft, einen abziehbaren verschlossenen Behälter zu bieten, mit abziehbaren Strukturen und Abzugseigenschaften, die weniger von der Wahl des Verschlußklebstoffs abhängen und weniger sensible gegenüber Veränderungen der Temperatur und Verarbeitungszeit sind.
Außerdem besteht ein Bedarf an abziehbaren Strukturen dieser Art, die auch für andere Anwendungen als abziehbare Behälter eingesetzt werden können. So bestehen z.B. flexible Verpackungsfolien meistens aus einer oder mehreren Schichten laminierter Metallfolie, so daß die gewünschte Eigenschaftenkombination von beiden Materialien erzielt werden kann. Jedoch sind solche laminierte Materialien teuer wiederzuverwerten, wobei die Recyclefähigkeit immer bedeutender, im Werk (anfallender Verarbeitungsschrott, Abfälle, usw.) sowie für den Verbraucher nach Kauf und Anwendung wird. Das Problem entsteht durch das Verkleben zweier verschiedener Materialien (Metall und Kunststoff) die unterschiedliche Recyclingverfahren benötigen. Es wäre daher vorteilhaft, laminierte Folien dieser Art zu produzieren, die einfach bei Bedarf in ihre Bestandmaterialien durch manuellen Abzug voneinander zum Recycling getrennt werden könnten.

ZIEL DER ERFINDUNG

Ein Ziel dieser Erfindung ist daher eine für die vorstehenden Anwendungen abziehbare, laminierte Struktur zu bieten, die einige oder alle der beschriebenen Nachteile beseitigt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Struktur mit einer Abzugfestigkeit zu bieten, die weniger durch Klebstoffe oder andere Befestigungsmittel der Struktur auf einem Behälter, Verschlußelement oder Polymerschicht beeinflußt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung, ist eine abziehbare Struktur mit reduzierter Abzugsstärkenvariation bei hohen Temperaturen, wie in der Nahrungsmittelzubereitung oder Sterilisation von Geräten oder nach Alterung zu bieten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Strukturen, die wirtschaftlich betrieben werden können und beständige Resultate bieten.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung eine abziehbare Struktur zur Anbringung einer Metallschicht auf anderen Schichten eines laminierten Artikels, wobei die Struktur ein Substrat mit einem porösen anodisierbarem Metall auf seiner Oberfläche enthält und wobei eine poröse anodische Folie auf der Oberfläche angeordnet und mit ihr verbunden ist. Die poröse anodische Folie enthält ein geschwächtes Stratum zwischen einer äußeren Folie und einem darunterliegendem Teil mit dem Substrat, wobei das geschwächte Stratum stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils vom genannten darunterliegenden Teil zu verhindern, außer bei absichtlichem Abzug der Metallschicht von der anderen Schicht des laminierten Artikels.
Gemäß einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer abziehbaren Struktur zur Befestigung einer Metallschicht auf anderen Schichten eines laminierten Artikels, wobei das Verfahren die Anodisierung einer Oberfläche eines porösen anodisierbaren Metalls in einem Elektrolyt vorsieht und bei einer Spannung, die zur Bildung einer porösen anodischen Folie führt, wobei die poröse Anodisierung während einer Spannungsreduzierung fortgesetzt wird, um die anodische Folie mit einem geschwächten Stratum zu versehen und wobei die Folie für eine gewisse Zeit im Elektrolyt oder einer anderen sauren Lösung bleibt, um die Folie längs des Stratum weiter zu schwächen; wobei die Spannung und die Dauer so gewählt sind, daß bei diesen Bedingungen das geschwächte Stratum stark genug bei Einsatz der Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils von der darunterliegenden Struktur zu verhindern, außer bei manuellem Abziehen der genannten Struktur längs des genannten geschwächten Stratum.
Die Erfindung bezieht sich auch auf abziehbare geschlossene Behälter, wie steife oder halbsteife Behälter oder flexible Verpackungen oder Taschen, einschließlich der abziehbaren Strukturen der vorliegenden Erfindung und abziehbaren Deckelmaterialien, Behälterkörpern und Verpackungsfolien einschließlich der abziehbaren Strukturen.
Die abziehbare Strukturen der vorliegenden Erfindung machen nicht nur die Wahl des Klebstoffs oder Lacks des abziehbaren Verschlusses wichtiger, sondern haben auch eine Abzugsstärke die weitgehend von Wärme oder Alterung unbeeinflußt bleibt. Außerdem wird durch die porösen anodisierten Folien der Struktur die ideal für Verkleben mit Klebstoffen oder Lacken sind, der Bedarf einer Vorbereitung der für die Behälter eingesetzten Metallfolien weitgehend eliminiert. Da diese Vorbereitung oft Chromate einsetzten, die schwierig und teuer zu entsorgen sind, ist dies ein wesentlicher Vorteil, Die Struktur ermöglicht es außerdem, Folien-/Polymerbeschichtungen wenn nötig, z.B. zum Recycling voneinander zu trennen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abb. 1(A) bis 1(D) sind schematische Querschnittszeichnungen von Stufen des erfindungsgemäßen bevorzugten Verfahrens;
Abb. 2 ist eine vergrößerte Querschnittszeichnung eines Behälters mit einem Deckel aus Deckelmaterial gemäß einer Ausführung der Erfindung;
Abb. 3 zeigt Teil eines Querschnitts ähnlich wie Abb. 2 von einem Deckelmaterial gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung;
Abb. 4 zeigt Teil eines Querschnitts einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Abb. 5 zeigt Teil eines Querschnitts einer laminierten Verpackungsfolie gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Abb. 6 zeigt Teil eines Querschnitts einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Betrieb eines Verfahrens der Erfindung.

BESTE AUSFÜHRUNGSMÖGLICHKEITEN DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung nutzt die Entdeckung, daß es möglich ist, eine anodischen Metalloxidfolie, mit einem geschwächten internen Stratum an der Oberfläche eines anodisierten Metallsubstrats zu bilden und das geschwächte Stratum einzusetzen, so daß die anodische Folie und jegliche mit der Folie verbundene Materialien, falls nötig, vom Metallsubstrat gelöst werden können. Hierdurch ist, falls ein Material an der Oxidfolie mit einem Klebstoff oder durch direkten Verbund befestigt ist, die zum Abzug des Materials vom Metallsubstrat benötigte Kraft nicht wesentlich abhängig von der Haftungs- oder Verbindungsstärke, sondern vielmehr von der inneren Stärke der anodischen Folie am geschwächten Stratum. Folglich wird, vorausgesetzt, daß die Haftfestigkeit des Klebstoffes höher als die der Oxidfolie am geschwächten Stratum ist und bleibt, die Abzugsfestigkeit der laminierten Struktur nicht wesentlich durch die Art des Verbundes der verschiedenen Schichten beeinflußt. Da die Abzugfestigkeit der Oxidfolie kaum durch Wärme oder Alterung beeinflußt wird, ist die resultierende laminierte Struktur langfristig gesehen, stabiler als viele ähnliche Strukturen mit abziehbaren Klebstoffschichten oder ähnlichen. Außerdem ist bei Einsatz von Klebstoffen die Beschaffenheit des Klebstoffes nicht so wichtig, und billigere Klebstoffe können oftmals eingesetzt werden, obwohl natürlich für die Lebensmittelverarbeitung geeignete Klebstoffe für Strukturen von Lebensmittelbehältern und wärmebeständige Klebstoffe für Strukturen von Retortenbehältern eingesetzt werden müssen. Trotz dieser Erwägungen bietet dies die Auswahl aus zahlreichen Klebstoffen, abhängig von der Anwendung. So eignet sich z.B. Morprime 10B (Warenzeichen von Morton International), ein Verschweißlack der häufig für Retortenbehälter eingesetzt wird, für viele andere Anwendungen in der vorliegenden Erfindung.
Hierbei ist zu erwähnen, daß die Abzugfestigkeit kaum von der Wahl des Klebstoffs beeinflußt wird, jedoch die Wahl des Klebstoffs nicht immer ganz ohne Auswirkung auf die Abzugfestigkeit ist. Dies beruht darauf, daß der Klebstoff oder bestimmte Klebstoffteile in die Poren der anodischen Folie bis zum geschwächten Stratum vordringen und den Abzug beeinflussen können. Die Moderierung der erwarteten Abzugfestigkeit ist jeweils vom Klebstoff abhängig und folglich kann durch die Wahl des Klebstoffes die Abzugsfestigkeit, bei Bedarf, "fein eingestellt" werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung beginnt mit der Bildung einer porösen, anodischen Folie auf einem Metallsubstrat, einschließlich der Bildung eines geschwächten Stratum in dieser Folie. Das geschwächte Stratum ist wichtig, da anodische Folien allgemein hartnäckig an Metallsubstraten, auf denen sie durch Elektrolyse gebildet sind, haften und normalerweise nicht vom Metall abgezogen werden können.
Die Bildung eines geschwächten Stratum in einer porösen anodischer Folie wurde in unserem vorhergehenden Europäischen Patent Nr. EP 0 128 831 im Namen von Robin Christopher Furneaux beschrieben. Die verschiedenen Schritte der Methode sowie geeignete Änderungen für die vorliegende Erfindung werden in Abb. 1(A) bis 1(D) der anliegenden Zeichnungen in vereinfachter Form dargestellt. Abb. 1(A) zeigt ein Metallsubstrat 11 aus, z.B. Aluminium oder einer anodisierbarem Aluminiumlegierung, auf deren äußeren Oberfläche 13, die geschwächte anodische Folie zu bilden ist. Dieses Substrat wird in einem Elektrolyt mit Säure, wie Phosphorsäure oder Schwefelsäure anodisiert, wodurch eine wie in Abb. 1(B) dargestellte, poröse anodische Folie 12 auf der Oberfläche 13 des Substrats entsteht. Die Folie 12 enthält zahlreiche Poren 14, die an der äußeren Oberfläche 15 der Folie offen stehen und sich nach Innen in die Richtung des Metallsubstrats 11 erstrecken. Die Poren 14 erstrecken sich nicht ganz bis an das Substrat 11 und bleiben durch eine dünne, kompakte nicht poröse anodische Oxidschicht 16 vom Substrat getrennt. Diese Schutzschicht klebt hartnäckig am Metall 11 und verhindert das einfache Abziehen der Folie 12 vom Substrat.
Die Poren 14 werden durch die Oxidbildung von der Anodisierung und die Oxidauflösung durch den sauren Elektrolyt gebildet. Die Oxidfolie wird durch die Elektrolyse dicker bis letztlich eine Höchststärke erreicht wird, bei der die gesamte Oxidbildung und Oxidauflösung ungefähr gleich sind.
Abb. 1(C) zeigt das Resultat eines nach der anfänglichen Anodisierung ausgeführten Schrittes zur Bildung der porösen Schicht von Abb. 1(B). Dieser zusätzliche Schritt beinhaltet eine kontinuierliche Anodisierung im gleichen oder einem ähnlichen Elektrolyt bei Reduzierung der Spannung. Mit der Reduzierung der Spannung reduziert sich auch das Feld über der Schutzschicht 16, wodurch anfänglich der Stromfluß eingestellt wird. Nach einer gewissen Zeit beginnt das Oxid sich in den Porenwänden und der Schutzschicht aufzulösen, wobei die schnellste Auflösung in der Schutzschicht stattfindet. Allmählich reduziert sich die Stärke der Schutzschicht bis zu einem Punkt an dem der Anodisierstrom wieder mit reduzierter Spannung fließt.
Eine neue poröse Oxidschicht wird dann gebildet, wobei jedoch diese eine geringere Porengrößen und -Wanddicke als die ursprüngliche Folie aufweist und die Anzahl Poren durch eine Porenverzweigung zugenommen hat. Eine wiederholte Spannungsreduzierung dieser Art, die in Stufen oder kontinuierlich ausgeführt werden kann, resultiert in zunehmender Verfeinerung der Poren und der Bildung von verzweigten Porenbereichen 17 an den Unterseiten 18 der in der ursprünglichen Folie geformten Poren 14. Ein letztes Einweichen der Folie im Elektrolyt oder anderen Lösungen mit einer Oxid ätzenden Säure, führt zur weiteren Verdünnung der Porenwände. Im Bereich der vor der Porenverzweigung gebildeten Folie, wirkt sich dies nur gering auf die Porengröße und Folienstärke aus. Im verzweigten Porenbereich 17, jedoch wird eine beachtliche Schwächung der Folie durch die dünnere Porenwanddicke erzeugt. Folglich bilden die verzweigten Porenbereiche 17 gemeinsam ein geschwächtes Stratum 19 in der Folie in der die Schutzschicht extrem dünn ist oder nicht besteht. Hierdurch kann die Folie 12 vom Substrat 11 längs dem geschwächten Stratum getrennt werden.
Obwohl die Anodisierung allgemein am in Abb. 1(C) dargestellten Punkt abgebrochen wird, ist es möglich, eine weitere normale poröse Anodisierung nach der Spannungsreduzierung und Einweichung auszuführen, um mehr poröse anodische Folie 12 unter dem geschwächten Stratum 19 wie in Abb. 1(D) dargestellt zu bilden. Somit kann das geschwächte Stratum 19 nach Bedarf, überall in der anodischen Folie 12 angeordnet werden.
Obgleich dieses Prinzip in unserem vorstehend erwähnten Europäischen Patent beschrieben wurde, wurde die Anodisierung in der vorhergehenden Veröffentlichung bei einer relativ hohen Spannung (allgemein höher als 100 V) begonnen und dann bis zur Bildung einer relativ dicken Folie (ca. 50x10&supmin;&sup4; cm (50um) fortgesetzt. Die Spannungsreduzierung wurde ca. 30 Minuten lang ausgeführt oder bis die anodische Folie sich vollständig vom darunterliegendem Metall löste. Bei der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß die anodische Folie mit dem darunterliegenden Metall verbunden bleibt. Außerdem sind die relativ dicken anodischen Folien der vorhergehenden Veröffentlichung nicht mit Verarbeitungsmaschinen für flexible Verpackungen kompatibel. So würde z.B. ein Entlangführen der dicken anodisierten Folien über Walzen eine starke Rißbildung und mögliche Absplitterung der Oxide verursachen, wodurch Verschlußprobleme, usw. entstehen könnten. Außerdem sind die langen Verarbeitungszeiten für den Sektor, für den die vorliegende Erfindung insbesondere bestimmt ist, d.h. den Behälter- und Verpackungssektor nicht akzeptabel. Folglich mußten die vorgestellten Verfahren geändert werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung befaßten sich mit diesem Problem und Faktoren, die die Abzugsfestigkeit der entstehenden Folie beeinflussen können sowie Faktoren für den verbesserten Wirkungsgrad und für dünnere, flexiblere anodische Folien. Insbesondere stellte sich heraus, daß die endgültige Abzugsfestigkeit der anodischen Folie durch die folgenden Faktoren geregelt werden kann.

1. Säureart und -konzentration

Da die allgemein eingesetzten, verschiedenen Anodisiersäuren unterschiedliche Oxidauflösungsraten aufweisen, entstehen durch den Einsatz verschiedener Säuren unterschiedliche Oxidfolien mit unterschiedlichen Erweichungseigenschaften. So löst z.B. Phosphorsäure anodisches Aluminiumoxid schneller als Schwefelsäure auf (bei gleicher Konzentration und Temperatur). Dies bedeutet, daß bei Einsatz von Phosphorsäure die Spannungsreduzierung relativ schnell ausgeführt werden kann und nur eine kurze letzte Einweichzeit benötigt wird. Schwefelsäure benötigt eine längere Spannungsreduzierung und eine weitaus längere letzte Einweichzeit.
Für viele Anwendungen eignet sich eine 1M-Konzentration Phosphorsäure. Bei verdünnteren sauren Lösungen erhöht sich die Verarbeitungszeit, wodurch kontinuierlich betriebene Fertigungslinien langsamer werden und höhere Kosten entstehen. Bei höher konzentrierten sauren Lösungen reduziert sich die Verarbeitungszeit, wird jedoch evtl. die Abzugfestigkeit schwerer zu regeln (da sehr kurze Einweichzeiten genauestens geregelt werden müssen). Bei Phosphorsäure sind allgemein Konzentrationen von 0,1 bis 2,0 M geeignet.
Es ist daraus ersichtlich, daß für die schnelle kontinuierliche Fertigung Phosphorsäure bevorzugt wird. Dabei ist auch anzumerken, daß Phosphorsäure besser mit Nahrungsmitteln als andere mögliche Säuren (z.B. Chromsäure, Oxalsäure oder Schwefelsäure) einzusetzen ist und daher bevorzugt bei diesen Produkten angewandt wird.

2. Betriebstemperatur

Da Oxidauflösung und elektrische Leitfähigkeiten temperaturabhängig sind, kann die Struktur der Oxidfolie und ihr Schwächungsverhalten durch die Betriebstemperatur beeinflußt werden. Höhere Temperaturen reduzieren die Zeit der Spannungsreduzierung und letzten Einweichung.
In der kontinuierlichen Fertigung entsteht durch den Anodsierstrom eine gewisse Wärme und es ist daher vorteilhaft das Verfahren bei Temperaturen um die Umgebungstemperatur zu betreiben (um ein zusätzliches Kühlsystem zu vermeiden). Für ein solches Verfahren werden Temperaturen zwischen 50ºC und 60ºC bevorzugt, insbesondere, wenn 1N-Phosphorsäure als Elektrolyt eingesetzt wird.

3. Anfängliche Anodisierspannung und Spannungsreduzierung

Die Wahl einer entsprechenden anfänglichen Anodisierspannung ist aus zwei Gründen wichtig. Erstens kontrolliert die anfängliche Anodisierspannung die Struktur der freigelegten Oberfläche der anodischen Folie, auf der der Klebstoff haften muß. Zweitens bestimmt die Spannung auch den Anfangspunkt der Spannungsreduzierung. Es hat sich herausgestellt, daß ein bevorzugter Bereich für die Anfangsspannung zwischen 5 und ca. 20 V liegt. In diesem Bereich haftet die Oberfläche des anodischen Oxids besser mit den Verschweißlacken und anderen Klebstoffen. Durch Anwendung dieser relativ niedrigen Anodisierspannungen wird die Spannungsreduzierung entsprechend kurz.
Die Spannungsreduzierung wird schrittweise oder kontinuierlich ausgeführt. Nach jeder Spannungsreduzierung fällt die Anodisierstromstärke ab und beginnt dann nach einer kurzen Zeit (während der Auflösung des Schutzoxids), sich auf einer neuen etwas niedrigeren Stromstärke zu erholen. Die Zeit zwischen den Spannungsreduzierungen kann eingestellt werden, um eine vollständige Stromstärkenerholung zu ermöglichen. Jedoch stellte sich überraschend heraus, daß eine vollständige Stromstärkenerholung nicht bei jeder Reduzierungsstufe benötigt wird. Durch Auswahl der Spannungsreduzierungsstufen und -zeiten die eine teilweise Stromstärkenerholung in jeder Stufe ermöglichen, anodisiert sich nur Teil der Oberfläche der Probe. Dies bietet eine zusätzliche Methode, die Stärke des geschwächten Stratum zu regeln. Außerdem reduziert die unvollständige Stromstärkenerholung die für die Spannungsreduzierungsstufe benötigte Zeit.
Die endgültige Spannung (am Ende der Spannungsreduzierungsfolge) entscheidet die Porenstruktur der anodischen Folie an der Schnittstelle. Um die letzte Einweichung so kurz wie möglich zu halten, sollte diese Spannung gering sein (z.B. bevorzugterweise 1 V oder weniger).

4. Letzte Einweichung

Die letzte Einweichung löst teilweise die Porenwände der anodischen Folie auf, so daß in Bereichen mit der feinsten Porenstruktur, die Stärke des Oxids auf einen gewünschten Wert reduziert wird. Für eine bestimmte Folienstruktur ist die Abzugfestigkeit der anodischen Folie bei kürzeren Einweichzeiten höher.
Für die kontinuierliche Fertigung werden kurze Einweichzeiten (bevorzugterweise einige Sekunden) bevorzugt. Jedoch kann die Abzugfestigkeit bei zu kurzen Einweichzeiten für bestimmte Abzugfestigkeiten, schwer zu kontrollieren sein und zu sich verändernden Eigenschaften führen.
Obgleich die vorliegende Erfindung bevorzugterweise auf das Erreichen eines schnellen, kostengünstigen Produktionsverfahrens aus kommerziellen Gründen abzielt, ist deutlich zu erkennen, daß mit den vorstehend aufgeführten Faktoren ein breites Spektrum an Folienstrukturen mit zahlreichen Abzugfestigkeiten erreicht werden kann. In dieser Weise kann die Abzugsfestigkeit für jede besondere Anwendung spezifiziert werden.
Wie aus den vorstehend beschriebenen Faktoren hervorgeht, enthält ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Struktur, die manuell abziehbar ist, eine niedrige Anfangsspannung (z.B. 5-15 V), kurze Anodisierzeiten (z.B. unter einer Minute und bevorzugterweise 10-30 Sekunden), hohe Elektrolyttemperaturen (z.B. 40-60ºC) und eine hohe Säurekonzentration (z.B. 1M H&sub3;PO&sub4;). Die Spannungsreduzierung findet bevorzugterweise stufenweise oder kontinuierlich statt, mit ca. 0,2 und 2 V/Sekunde und einer letzten Einweichzeit bei einer Spannung von 1V oder weniger für nur 2 Sekunden. Die kurze Anodisierzeit und niedrige Spannung bedeutet, daß die resultierende anodische Folien extrem dünn sind, d.h. bis zu ca. 25x10&supmin;&sup4; cm (25 um), jedoch allgemein unter 0,1x10&supmin;&sup4; cm (1um) und bei Bedarf unter 0,1x10&supmin;&sup4; cm (0,1um), liegen jedoch trotzdem das benötigte geschwächte Stratum enthalten können. In der Praxis wird die Oxidstärke von Kosten und Leistungseinschränkungen bestimmt. Durch dies Bedingungen wird das vorstehend beschriebenen Verfahren kommerziell attraktiv und ausführbar und bei Bedarf auf kontinuierlicher Basis, wobei jedoch alternative Bedingungen, z.B. eine höhere Anfangsspannung eingesetzt werden können.
Die Abzugstärke längs des geschwächten Stratum bei Strukturen der vorliegenden Erfindung sollte so hoch sein, daß kein versehentliches Lösen während der normalen Anwendung der die Strukturen enthaltenen Produkte auftritt, jedoch andererseits das Lösen durch vorsätzlichen Abzug möglich ist. Die zum Lösen der Struktur benötigte Abzugskraft unterscheidet sich von einer Anwendung zur anderen und hängt im gewissen Sinne von der Beschaffenheit des Produktes mit dem geschwächten Stratum ab, d.h. dem Verbindungsbereich der verschiedenen Schichten im Laminat. Relative Abzugfestigkeiten können genauer verglichen werden, indem verschiedene Proben mit der gleichen Breite angefertigt werden und die einzelnen Schichten der Struktur bei einem Winkel von 180º voneinander abgezogen werden. Durch diesen Vergleich kann die Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung so hergestellt werden, daß ein breites Spektrum Abzugfestigkeiten entsteht, obgleich für die erwähnten Anwendungen diese normalerweise in den Bereich 0,3 N/cm bis 10 N/cm fallen würden. Für Sonderanwendungen können höhere Abzugfestigkeiten erreicht werden. So sind z.B. für eine abziehbare Deckelfolie für ALUCON 350120F Behälter, (von Alcan Deutschland GmbH, Ohle Werke, hergestellt) Abzugstärken, wie vorstehend beschrieben, im Bereich von ca. 1,5 N/cm bis 5 N/cm bevorzugt. In der Praxis entspricht dies einer Abzugskraft (bei einem konstanten Abzugwinkel von 90º) von 8-12 N.
Wie vorstehend bereits kurz vermerkt, können Abzugfestigkeiten im gewissen Sinne von den Klebstoffen zur Befestigung der anodischen Folie an einem benachbarten Element, wie einem abziehbaren Deckel beeinflußt werden. Dabei sollte darauf hingewiesen werden, daß die anodische Folien der Erfindung allgemein sehr dünn sind, so daß das geschwächte Stratum sich nie weit von der äußeren Oberfläche der Folie befindet, und somit nie weit von der Klebstoffschicht. Ein Eindringen des Klebstoffes in das geschwächte Stratum ist daher ganz unmöglich. Da die Position des geschwächten Stratum in der Wanddicke der anodischen Folie durch das anhand von Abb. 1(D) beschriebene Verfahren geregelt werden kann, und da ein Eindringen bei einem dichter an der Oberfläche angeordnetem geschwächten Stratum wahrscheinlicher ist, kann ein Eindringen des Klebstoffes, auf Wunsch, für jede spezielle Folienstärke mehr oder weniger erreicht werden. Die ist eine weitere Methode, um die Auswirkung des Klebstoffes auf die Abzugsstärke zusätzlich zur Wahl des Klebstoffes zu regeln.
Allgemein hat sich bei Einsatz von thermoplastischem Verschweißlack (z.B. Morprime 10B) herausgestellt, daß eine kleine Zunahme in Abzugfestigkeit nach 30 minütiger Erwärmung der Muster auf 130ºC stattfand. Dies ist der Migration von Polypropylen vom Lack in die Poren zu zuschreiben, so daß das geschwächte Stratum etwas verstärkt wird. Eine typische in dieser Weise produzierte Erhöhung der Abzugfestigkeit wäre von 10N auf 11N. Dies ist weitaus besser als die dramatischen Abzugfestigkeitsabfall einiger konventionellen "Lack geregelter" Abzugsysteme in denen Abzugkräfte von über 20N auf ca. 11N abfallen können.
Somit ist das geschwächte Stratum in der Oxidschicht der wichtigste Faktor zur Regelung der Abzugfestigkeit bei thermoplastischen Verschweißlacken. Jedoch kann der Lack unter einigen Umständen (z.B. nach erhöhter Temperatur-/Zeitbehandlung) einen kleinen Beitrag zur Zugfestigkeit leisten.
Falls der Verschweißlack bestimmte andere Bestandteile enthält (insbesondere Thermosetteile wie Epoxidharz), wurden beachtlichere Zunahmen in Abzugfestigkeit nach dem Härten festgestellt. Dies deutet an, daß das Epoxid in die Poren fließen und das geschwächte Stratum verstärken kann.
Folglich können durch Versuche und Experimente mit verschiedenen Klebstoffen ein Programm abziehbarer Strukturen mit einem breiten Spektrum tatsächlicher Abzugfestigkeiten bieten, wodurch die Strukturen für vielseitige Anwendungen einsetzbar sind.
Gemäß der Erfindung hergestellte, abziehbare Strukturen (Metall und geschwächte anodische Folie) können in versiegelten Behältern angebracht werden, so daß diese durch Abziehen geöffnet werden können, wobei jedoch die Art und Weise, in der diese Strukturen im Behälter untergebracht werden können, sich von Fall zu Fall unterscheiden kann. So z.B. im Falle eines geformten Behälters mit einem Hohlkörper und einem flachen Rand an der eine flexible Deckelfolie zum Verschluß des Behälters befestigt ist, wobei die abziehbare anodische Oxidfolie auf dem Deckelmaterial selbst geformt sein kann (in diesem Fall bildet das Deckelmaterial die abziehbare Struktur der Erfindung), die dann mit dem Rand durch eine Schicht Klebstoff versiegelt wird, oder wobei alternativ, die abziehbare anodische Oxidfolie auf dem Rand des Behälterkörpers (bzw. an anderen Teilen des Behälterkörpers, bei Bedarf) geformt sein kann und wobei dann ein anodisiertes oder nicht anodisiertes Deckelmaterial am Deckel mit einer Klebstoffschicht befestigt wird.
Der Klebstoff kann zuerst am Behälterkörper oder alternativ am Deckelmaterial angebracht werden oder kann während der Versiegelung als separate freitragende Schicht oder Wafer eingeführt werden.
Bei einem taschenförmigen Behälter, kann die abziehbare anodische Folie auf einer von zwei schichtartigen Elementen gebildet sein, die zusammen eine Tasche bilden, so daß dieses Elemente, wenn gewünscht, voneinander abgezogen werden kann.
Abb. 2 und 3 der anliegenden Zeichnungen zeigen weitere Möglichkeiten wie abziehbare Strukturen der vorliegenden Erfindung in Behältern untergebracht werden können.
Abb. 2 zeigt Teil eines Querschnitts eines Behälterkörpers 20 mit einem Deckel 10 einschließlich einer abziehbaren Struktur gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die am Behälterrand 21 befestigt ist. Der Deckel 10 besteht aus einer Aluminiumfolie 11 mit einer darüber angeordneten anodischen Folie 12 auf ihrer Unterseite. Die Folie enthält von der äußeren Oberfläche 15 auslaufende Poren 14, wobei die Innenenden der Poren verzweigte Porenbereiche 17 enthalten, die ein geschwächtes Stratum 19 neben der darunterliegenden Oberfläche 13 des Metalls bilden. Der Deckel hat folglich die in Abb. 1(C) dargestellte Struktur, obgleich umgekehrt angeordnet.
Die äußere Oberfläche 15 der anodischen Folie 12 ist am Rand 21 des Behälters 20 durch eine Schicht Klebstoff 22 befestigt. Der Deckel 10 erstreckt sich etwas über den Rand 21 hinaus, um einen haltbaren Verschluß 23 zu bilden. Bei abziehen des Verschlusses 23 vom Rand 21 in Pfeilrichtung, lösen sich das Foliensubstrat 11 und die anodische Folie 12 längs dem geschwächten Stratum 19. Folglich findet keine Trennung an oder in der Klebstoffschicht 22 statt und die anodische Folie 12 (oder mindestens ihr äußerer Teil) bleibt am Rand 21 des Behälters, nach Abzug des restlichen Deckels vom Behälter, haften.
Abb. zeigt Querschnitts ähnlich wie Abb. 2, außer daß es einen Deckel 11 mit einer Struktur ähnlich der von Abb. 1(D) (obgleich umgekehrt angeordnet) darstellt. In diesem Fall, wird das geschwächte Stratum 19 neben der Außenfläche 15 der anodischen Folie gebildet, so daß nur eine äußerst dünne Schicht 12a der anodischen Folie am Rand des Behälters nach Abzug des restlichen Deckels, haften bleibt.
Die vorstehend dargestellten Strukturen ermöglichen es, verschiedene Klebstoffe für die Klebstoffschicht 22 zur Befestigung des Deckels am Behälterrand einzusetzen, vorausgesetzt natürlich, daß der Klebstoff eine solche Stärke aufweist, daß die Trennung längs des geschwächten Stratum 19 statt an oder in der Klebschicht 22 stattfindet. Folglich werden sehr wahrscheinlich keine speziell abziehbaren Klebstofformulierungen oder -mischungen benötigt und statt dessen können üblichere und kostengünstigere Klebstoffe eingesetzt werden. Da die Abzugstärke des Deckelmaterials außerdem größtenteils konstant ist, kann das gleiche Deckelmaterial zum Verschluß von Behältern unterschiedlicher Art, Größe und Zusammenstellung eingesetzt und gleichzeitig eine geeignete Abzugfestigkeit gewährt werden.
Obgleich die in Abb. 2 und 3 dargestellten Strukturen eine Schicht 22 Klebstoff oder Lack zur Befestigung des Deckelmaterials 10 am Behälterrand 21 enthalten, ist es auch möglich, den Deckel mit einer Schicht Verschweißmaterial am Behälterrand zu befestigen. Polyester oder ein anderer Kunststoff, der sich bei Erwärmung erweicht und im gewissen Maße in die Poren 14 läuft und in kleinste Hohlräume im Rand 21, kann für diesen Zweck eingesetzt werden. Das Verschweißmaterial 22 kann auf der anodischen Folie 12 vor der Befestigung am Deckel des Behälters mit normalen Verschweißlaminatmethoden aufgetragen werden. Zum Versiegeln des entstehenden Deckelmaterials mit dem Behälter, wird Wärme und Druck benötigt, um einen gewünschten Materialfluß zu erzielen.
Die Folie 11 ist normalerweise eine Aluminiumfolie von Deckelstärke und -güte. Da das Anodisieren zur Bildung der Abzugfestigkeit nur auf Seite der Folie benötigt wird, kann Folie, die auf der anderen Seite mit Kunststoff lackiert oder laminiert ist, eingesetzt werden. Die Anodisierung kann auch so ausgeführt werden, daß nur eine Seite der Folie anodisiert wird. Jedoch ist es aus kommerzieller Sicht einfacher, beide Oberflächen der Folie zu anodisieren und das geschwächte Stratum nur auf einer dieser Oberflächen zu schaffen. Dies erleichtert eine nachfolgende Bedruckung der Deckelaußenseite, da poröse anodisierte Folie ein gutes Drucksubstrat bildet (insbesondere bei Anodisierung in Phosphorsäure). Normal benötigte Vorbereitung zum Druck sind folglich überflüssig. Vor der Anodisierung, wird die Folie wie normal entfettet und abgewaschen.
Die vorstehend beschriebene Anodisierung und Spannungsreduzierungen werden dann ausgeführt und normalerweise in einer Art und Weise, daß die Stärke der porösen Oxidfolie ziemlich gering ist (bevorzugterweise unter ca. 1x10&supmin;&sup4; cm (1 um)).
Nach Beendigung der Porenreduzierung werden einige Porenwände durch ein kurzes Einweichen der Folie im Elektrolyt aufgelöst. Hierdurch entsteht die gewünschte Schwächung der Metalloxid-Schnittstelle.
Nach der Einweichung und weiterer normaler Anodisierung, falls gewünscht, wird die anodisierte Folie gründlich abgespült und getrocknet, wonach die Klebstoffschicht 22 auf die äußere Oberfläche der anodischen Folie aufgetragen wird.
Da eine dünnen Schicht Oxid (12 oder 12A) auf dem Klebstoff 2 nach Entfernung des restlichen Deckelmaterials zurückbleibt, ist eine ursprünglich auf die äußere Oberfläche des Oxids aufgetragene Aufschrift deutlich auf der Oberfläche des Deckelrandes nach Entfernen des Deckels sichtbar. Dies ist bei Einsatz von normalem Deckelmaterial kaum auszuführen, da die Klebstoffschicht Aufschriften auf dem Behälterrand verdeckt. Diese Aufschriften können Firmenmottos, Werbung, Recyclinginformationen, Lottonummern, usw. enthalten.
Es hat sich herausgestellt, daß die abziehbare anodische Folie der vorliegenden Erfindung so dünn und trotzdem noch so effektiv gefertigt werden kann, daß die Folien sichtbare Farben durch optische Störeffekte erzeugen. Hierzu bedarf es normalerweise, wie z.B. in unserer gleichzeitig anhängigen Europäischen Patentanmeldung Nr. 90303069.0, eingereicht am 22. März, 1990 und veröffentlicht am 26 September, 1990 unter Veröffentlichungsnr. EP 0 389 274 A2, einer Beschichtung der Oberfläche der anodischen Folie mit einer diskontinuierlichen Metallschicht, die so dünn ist, daß sie durchsichtig ist. Dies kann z.B. durch Zerstäubung geschehen. Außerdem muß die anodische Folie "optisch dünn" sein, d.h. dünner als 3x10&supmin;&sup4; cm (3 um) und bevorzugterweise dünner als 1x10&supmin;&sup4; cm (1 um). Solche Störfarben können sichtbar sein, wenn die anodische Folie in einer Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, falls ein Teil des Behälters oder des Verschlusses aus durchsichtigem Material wie transparentem Kunststoff oder Glas gefertigt ist. Im Bereich, wo der Behälter oder Packungsverschluß gebildet wird, dringt der Klebstoff in die Poren der anodischen Folie ein und ändert die optischen Eigenschaften verglichen zur restlichen Folie außerhalb des Verschlußbereiches, wodurch eine unterschiedliche Farbe oder Erscheinung sichtbar wird. Nach Abzug des Verschlusses vom Behälter oder der Packung, oder wenn sich der Verschluß teilweise vom Verschlußbereich löst, wird eine andere sichtbare Farbe oder Erscheinung produziert, wobei dieser Farbwechsel nicht rückgängig gemacht werden kann. Dies bedeutet, daß die erzeugte Störfarbe die Integrität des Verschlusses anzeigen oder als Beweis eines unbefugten Zugriffes dienen kann. In dieser Art und Weise hergestellte farbige, abziehbare Strukturen eignen sich besonders für Pharmazeutika-/Nahrungsmittelbehälter und Packungen. Eine Struktur dieses Typs wird in Abb. 4 der Zeichnungen dargestellt. In dieser Struktur enthält ein Behälterkörper 20 einen Rand 21 aus porösem Anodisiermetall und eine geschwächte anodische Folie wird auf dem Rand gebildet. Die Folie 12 ist optisch dünn mit einer auf der äußeren Folienoberfläche geformten durchsichtigen Metallschicht 25. Eine Klebstoffschicht befestigt einen transparenten, flexiblen Verschluß 26 am Rand. Optische Störeffekte durch das von der Oberfläche der durchsichtigen Metallschicht 25 und dem darunter angeordnete Rand reflektierte Licht, erzeugen eine sichtbare Farbe, die durch den flexiblen Verschluß und die Klebstoffschicht 25 sichtbar ist. Das Eindringen von etwas Klebstoff 25 in die Poren verursacht den Farbunterschied zwischen verschlossenen und unverschlossenen Bereichen des Randes oder anderen mit der Farbstruktur versehenen Teilen des Behälterkörpers. Eine Trennung längs des geschwächten Stratum 19 verursacht den Verlust der erzeugten Farbe und zeigt somit einen unwirksamen Verschluß des Behälters an. Die Farbe kann nicht regeneriert werden, indem die bereits gelöste anodische Folie 12 wieder am Rand 21 befestigt wird.
Obgleich die abziehbaren Strukturen der vorliegenden Erfindung, vorstehend mit bezug auf ihre Anwendung, zur Bildung von abziehbaren verschlossenen Behältern, beschrieben wurden, können die abziehbaren Strukturen der vorliegenden Erfindung auch in Metallfolien-/Polymerlaminaten eingesetzt werden, wie z. B. allgemein in der Verpackungsindustrie üblich. Eine Aluminiumfolie mit einer anodischen Folie und einem geschwächten Stratum kann z.B. mit einem Klebstoff oder durch direktes Verschweißen an einer Polymerfolie befestigt werden, z. B. Polypropylen oder andere geeignete Polymere. Andere Laminatverfahren, wie Extrusionsbeschichtung können, bei Bedarf, eingesetzt werden. Ein Querschnitt einer in dieser Weise laminierten Verpackungsfolie wird in Abb. 5 dargestellt, in der 50 eine Metallfolie, 51 eine Oxidfolie mit einem geschwächten Stratum 52 und 53 eine Polymerschicht ist. Die Polymerschicht 53 kann, bei Bedarf, von der Metallfolie 50 längs dem geschwächten Stratum 52 abgezogen werden.
In diesen Produkten sollte die anodische Folie mit genügender Abzugfestigkeit hergestellt werden, um eine Schichtentrennung der Struktur bei normaler Anwendung zu vermeiden, die jedoch andererseits niedrig genug ist um eine absichtliche Schichtentrennung während des Recycling zu ermöglichen. Normalerweise liegt die Abzugsfestigkeit im Bereich von 0,3 bis 10N/cm und bevorzugterweise 1,5 bis 5 N/cm (bei einem konstanten Abzugwinkel von 180º).
Diese Folien-/Polymerlaminate benötigen unterschiedliche Recyclingmethoden, abhängig von den eingesetzten Materialien und Anwendungen. Wenn z.B. Formen wie Deckel usw. aus Laminatbögen ausgestanzt werden und eine kontinuierliche Restmaterialbahn hinterlassen, ist es möglich, diese kontinuierlich von der Polymerschicht abzuziehen, um einfach zu recycelnden Schrott zu erhalten. Die Folie selbst ist unkontaminiert und auf der Polymerfolie bleibt eine sehr dünne (z.B. 0,1x10&supmin;&sup4; cm (0,1 um) Schicht porösem Oxid auf einer Oberfläche zurück. Mit diesem Inhalt eines relativ inerten Oxids kann die Polymerfolie gemahlen und in nützliche Produkte recycelt werden, wobei bei einer 10x10&supmin;&sup4; cm (10 um) Polymerfolie das Oxid weniger als 1% des Volumens darstellen würde. Anorganische Füller mit viel höheren Volumenanteilen werden allgemein in der Kunststoffindustrie in Polypropylen zur Kostenreduzierung und Weißfärbung vorgesehen).
Im Falle von Laminaten nach Anwendung durch den Verbraucher, können die Schichten entweder vom Verbraucher oder von kommerziellen Recyclingstätten getrennt werden. In Recyclingstätten kann evtl. (z.B. durch Cyrogenverfahren) das Metall vom Polymer effektiver als bei mit normalem Klebstoff befestigte Laminate getrennt werden.
Für Verbraucher können Verpackungen entworfen werden, bei denen der Verbraucher selber die Folie vom Kunststoff abzieht.
Außer Recycling bestehen noch andere Gründe warum die Metall/Polymerbeschichtungen trennbar sein sollten. So wird z.B. bei einigen Verpackungen eine Folienschicht als Schutzschicht mitgeliefert, die jedoch vor der Mikrowellenerwärmung entfernt werden muß. Ähnlich gibt es Anwendungen, wo die Folie entfernt werden muß, um einen darunterliegende Kunststoffolie mit eigenen funktionalen Eigenschaften (z.B. eine gesteuerte Freigabemembran für Luftauffrischer) freizulegen.
Auf Wunsch kann dieses Verfahren zur Bildung abziehbarer Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung kontinuierlich in einer Vorrichtung, wie in Abb. 5 abgebildet, ausgeführt werden. Die Ausrüstung 30 enthält einen Tank 31, der in einzelne Teile 31A unterteilt ist, in die ein Elektrolyt durch die Einlaßröhren 32 eingespeist wird. Eine erste Reihe Walzen 33 ist über dem Tank 31 angeordnet und eine zweite Reihe Walzen 34 im Tank 31 am unteren Ende von jeder Kammer 31a. Die Walzen sind so zueinander positioniert, daß eine flexible Aluminiumfolienbahn 35 über eine der oberen Walzen 33, in die erste Kammer des Tanks 31 und über eine der unteren Walzen 34 und nach oben durch die Kammer transportiert wird. Dies wiederholt sich bis der Anfang der Folienbahn 35 mehrere (in diesem Fall 10) senkrechte Durchgänge durch jede Tankkammer beendet hat, wonach die Bahn den Tank verläßt. Zwei Anoden 36 in der ersten Tankkammer und zwei Kathoden 37 in jeder der folgenden Tankkammern sind senkrecht neben dem senkrechten Verlauf der Bahn angeordnet. Die Anoden und Kathoden sind an einer Stromquelle so angeschlossen, daß die Spannung zwischen den Kathoden und der Folie (Anode) in jedem Tank je nach dem benötigten Effekt der Spannungsreduzierung zur Porenschwächung variiert werden kann, wie vorstehend beschrieben. Die Bewegung der Folie durch den Tank wird bei einer solchen Geschwindigkeit geregelt, daß die Folie eine geeignete Periode in jeder Tankkammer verbringt und die endgültige Einweichung in den letzten Durchläufen der Bahn bei sehr niedriger Spannung (allgemein 1V oder weniger) ausgeführt wird. Nach Verlassen des Tanks, wird die Folienbahn 38 abgespült, um Spuren des Säureelektrolyten zu entfernen und wird anschließend getrocknet. Eine Klebstoffschicht oder Verschweiß- Polymerfolie kann an der Seite der Folie mit einer anodischen Folie, einschließlich des geschwächten Stratum, falls gewünscht, angebracht werden.
Die Erfindung wird ausführlicher in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Diese Beispiele dienen zur Erklärung und stellen nur einige Schutzmöglichkeiten der Erfindung dar.

BEISPIEL 1

Eine Probe geglühter heller Aluminiumfolie (70x10&supmin;&sup4; cm) (70 um)) wurde in 1M H&sub3;PO&sub4; bei 30ºC und 15V drei Minuten lang anodisiert. Die Spannung wurde dann schrittweise auf 0V reduziert (0,5V jede 6 Sekunden) und blieb 55 Sekunden lang auf diesem Stand. Nach Abspülen und Trocknen wurde die Folie mit einer dünnen Schicht Morprime 10B Klebstoff (Polypropylendispersion in einem organischen Lösungsmittel) beschichtet, bei 200ºC gehärtet und mit einem mit Wasser gefüllten Aluminium-/Polypropylenbehälter verschweißt. Eine zweite Probe, ebenfalls bei 15 V drei Minuten lang anodisiert jedoch ohne Spannungsabfall und Einweichung bei 0V wurde ähnlich beschichtet und mit dem Behälter verschweißt. Keine der Proben leckte nach der Verschweißung. Jedoch war die zweite Probe extrem schwer abziehbar, wobei ein Bereich des Verschlusses eingerissen wurde, während das erste Muster mit dem Spannungsabfall sich einfach abziehen ließ, wobei das geschwächte Oxid vom Foliendeckel auf den Behälterrand transferiert wurde.

BEISPIEL 2

Dünnere Folien (5V/2 min, 1M H&sub3;PO&sub4; bei 30ºC mit einer Einweichzeit von 40 Sekunden und 10V/30 Sekunden, 1M H&sub3;PO&sub4; bei 30ºC bei einer Einweichzeit von 30 Sekunden) wurden auch mit und ohne geschwächte Oxide vorbereitet und mit den wassergefüllten Behältern verschlossen. Kleine Löcher wurden in die Deckel geschnitten und die Proben wurden dann in einer Autoklave dreißig Minuten lang bei 121ºC und 15 psi zur Retortensimulierung gelagert. Die Verschlüsse der Behälter zeigten nach dieser Behandlung keine Leckagen. Wiederum zeigten Proben mit der geschwächten Oxidfolie die besten Abzugsresultate.

BEISPIEL 3

Eine Probe mit einer geschwächten Zone am oberen Ende der Oxidfolie statt an der Metall/-Oxidschnittstelle wurde vorbereitet. Hierbei wurde die Anodisierung bei 1M H³PO&sup4; bei 30ºC ausgeführt, wobei die Spannung auf bis zu 10V erhöht und dann direkt stufenweise auf 0 V zurückgeführt wurde. Nach einer kurzen Einweichung (10 Sekunden) im Elektrolyt bei 0 V, wurde die Spannung nochmals bis auf 10 V zwei Minuten lang, zur Anodisierung unter den verzweigten Poren erhöht. Nach Anbringung und Härtung des Klebstoffes wurde die Folie mit einem Polypropylen-/Aluminiumbehälter verschweißt und abgezogen. Der Deckel schien sich an dieser Oxid-/Oxidschnittstelle zu trennen, wodurch die verzweigten Poren und der Klebstoff auf den Behälterrand übertragen wurden und die Hauptporen auf dem Deckel zurückblieben.

BEISPIEL 4

Proben wurden durch Anodisieren einer 70x10&supmin;&sup4; cm (70 um) Aluminiumfolie in 1M Phosphorsäure bei 15 V und 30ºC drei Minuten lang vorbereitet, um eine dünne poröse Oxidschicht von ca. 2000 Angstrom zu fertigen. Die Oxidfolien-/Metallhaftung wurde durch stufenweise Reduzierung der Spannung bis auf 0 V geschwächt bei genügend Erholzeit für die Spannung nach jeder Spannungsreduzierung. Eine letzte Einweichung dauerte 55 Sekunden. Eine Aluminiumschicht (250 Angstrom) wurde dann auf der porösen Oxidschicht durch Magnetronzerstäubung angebracht, wodurch eine dünne Folienstörfarbe entstand. Nach der Zerstäubung wurde die Oberfläche der Folie mit Norland Klebstoff von optischer Güte beschichtet und eine transparente Polymerfolie oder warmgeformte Form wurde mit der Folie beim Härten des Klebstoffes in einem UV- Ofen befestigt. Bei Abzug des Polymerteiles ging die Farbe im Verschlußbereich verloren.

BEISPIEL 5

Verschiedene Oxidfolien wurden auf einer Aluminiumfolie bei verschiedenen Spannungen erzeugt und die Folien wurden bei 0V verschieden lang eingeweicht. Die gesamte Anodisierung wurde bei 30ºC in 1M H&sub3;PO&sub4; mit einer Einweichzeit von 60 Sekunden bei Scheitelspannung ausgeführt. Die anodisierten Folien wurden mit 10B Klebstoff beschichtet und in ALUCON 250120F Behältern verschweißt. Die Abzugfestigkeiten der resultierenden Strukturen wurden bei einem konstanten Winkel von 90º gemessen und die Resultate (Durchschnittswert von zwei vorbereiteten Mustern unter den jeweiligen verschiedenen Bedingungen) in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: TABELLE ABZUGFESTIGKEIT MIT EINWEICHZEIT/ANODISIERSPANNUNG SCHEITELSPANNUNG (V) EINWEICHZEIT BEI 0V (S) ABZUGKRAFT (N)
Diese Resultate zeigen, daß die Abzugsfestigkeit durch die Dauer der Einweichzeit bei 0 V und durch die Anodisierspannung beeinflußt wird. Längere Einweichzeiten resultieren allgemein in niedrigere Abzugfestigkeiten und niedrigere Spannungen in höhere Abzugfestigkeiten.

BEISPIEL 6

Proben einer 70x10&supmin;&sup4; cm (70 um) Aluminiumfolie wurden bei 10V in 1M H&sub3;PO&sub4; bei 60ºC 2 Sekunden lang anodisiert, wonach die Spannung stufenweise auf 1V oder weniger innerhalb von 12-14 Sekunden reduziert wurde, gefolgt von einer 2-6 Sekunden langen Einweichung bei 1 V. In diesem Fall wird keine zusätzliche Einweichung bei 0 V benötigt. Der Übertragungselektrolyt befeuchtet die Folie kurz vor der Spülung und bietet somit die letzte Abschwächung. Diese Spannungs-, Zeit-, Temperatur und Elektrolytkonzentrations- Bedingungen wurden zur besten Simulation einer kontinuierlichen Fertigung von Deckeln mit einer abziehbaren Oxidschicht gewählt. Die anodisierte Folie wurde mit ALUCON 350120F Behältern, wie in den vorstehenden Beispielen, versiegelt und es stellte sich heraus, daß kleine Änderungen in der Anfangsphase des Spannungsabfalls keine besondere Auswirkung auf die Abzugsfestigkeit hatten, wobei die Abzugfestigkeit hauptsächlich durch die Endstufen und Einweichungsstufen geregelt wurde. Die durchschnittliche Abzugfestigkeit (bei einem konstanten Winkel von 90º) betrug bei 45 Mustern 9,01 N wobei die meisten in den für den Behälter und die Testanordnung als abziehbar bezeichneten Bereich, d.h. 8-12 N fielen. Dabei wurden in diesem Beispiel das vorgenannte unvollständige Rückgewinnungsverfahren eingesetzt.

INDUSTRIELLER EINSATZ

Die vorliegende Erfindung kann in der Fertigung von verschließbaren, durch Abzug zu öffnenden Behältern und verschieden Verpackungen eingesetzt werden. Abziehbare Laminate für Verpackungsanwendungen können auch gebildet werden.

Claims

1. Eine abziehbare Struktur zur Anbringung einer Metallschicht auf anderen Schichten eines geschichteten Artikels, wobei diese Struktur aus einem Substrat (11) mit einer Oberfläche (13) besteht, das genannte Substrat ein poröses anodisierbares Metall auf der genannten Oberfläche aufweist; und aus einer porösen anodischen Folie (12), die auf der genannten Oberfläche (13) angeordnet und mit dieser verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse Folie (12) ein geschwächtes Stratum (19) aufweist, das zwischen einer äußern Folie und einem darunterliegendem Teil einschließlich dem genannten Substrat angeordnet ist, wobei das geschwächte Stratum (19) stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils vom genannten darunterliegenden Teil zu verhindern, außer bei absichtlichem Abzug der genannten Struktur längs des geschwächten Stratum (19).

2. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie (12) eine Dicke im Bereich von 0,1 x 10&supmin;&sup4; cm (0,1 um) bis 25 x 10&supmin;&sup4; cm (25 um) aufweist.

3. Eine Struktur gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie (12) eine Abzugsfestigkeit von ca. 8-12N aufweist.

4. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymerschicht direkt mit der genannten anodischen Folie (12) verklebt ist und eine Haftfestigkeit aufweist, die die Abzugsfestigkeit der genannten anodischen Folie (12) am genannten geschwächten Stratum (19) übertrifft.

5. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht Klebstoff (22) über der genannten anodischen Folie (12) angeordnet und mit dieser verbunden ist, wobei der genannte Klebstoff eine höhere Abzugfestigkeit als die der genannten anodischen Folie (12) am genannten geschwächten Stratum (19) aufweist.

6. Eine Struktur gemäß Anspruch 5, wobei der genannte Klebstoff (22) teilweise in die genannte anodische Folie (12) eindringt und die Abzugsfestigkeit am genannten geschwächtum Stratum (19) verändert.

7. Eine Struktur gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Klebstoff (22) für Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden kann.

8. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat (11) eine flexible Folie ist mit einer zweiten flachen Fläche gegenüber der genannten Oberfläche, die an der genannten anodischen Folie (12) angebracht ist.

9. Eine Struktur gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite anodische Folie über der genannten zweiten flachen Fläche angeordnet und an dieser befestigt ist.

10. Eine Struktur gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie (12) mit dem genannten geschwächten Stratum (19) eine Folie ist, die durch Anodisieren einer Oberfläche eines porösen anodisierbaren Metalls in einem Elektrolyt und bei einer Spannung hergestellt wird, die zur Bildung einer porösen anodischen Folie führt, wobei das genannte poröse Anodisieren während einer Spannungsreduzierung fortgesetzt wird, um die genannte anodische Folie mit einem geschwächtem Stratum zu versehen, und wobei die Folie für eine gewisse Zeit im genannten Elektrolyt oder einer anderen sauren Lösung bleibt, um die genannte Folie längs des genannten Stratum weiter zu schwächen, wobei die Spannung und die Dauer so gewählt sind, daß bei diesen Bedingungen das geschwächten Stratum stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils von der genannten darunterliegenden Struktur zu verhindern, außer bei manuellem Abziehen der genannten Struktur längs des genannten geschwächten Stratum.

11. Ein abziehbares Folien-Deckelmaterial zum Verschluß eines verschließbaren Behälters, einschließlich einer flexiblen Metallfolie (11) mit einem porösen anodisierbarem Metall auf einer Oberfläche (13) der genannten Folie und einer porösen anodischen Folie (12) die auf der genannten Oberfläche (13) angeordnet und mit dieser verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse anodische Folie (12) ein geschwächtes Stratum (19) aufweist, das zwischen einem äußeren Folienteil und einem darunterliegenden Teil mit der genannten Metallfolie (11) angeordnet ist, wobei das genannte geschwächte Stratum (19) stark genug bei Einsatz des genannten Deckelmaterials auf einem Behälter ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils vom genannten darunterliegenden Teil zu verhindern, außer bei manuellem Abzug des genannte Deckelmaterials vom genannten Behälter.

12. Ein Material gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht Klebstoff (22) auf der genannten anodischen Folie (12) angeordnet und an dieser befestigt ist, wobei der genannte Klebstoff eine höhere Abzugfestigkeit als die der genannten anodischen Folie am genannten geschwächten Stratum (19) aufweist.

13. Ein Material gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie eine Abzugsfestigkeit von 8-12N aufweist.

14. Ein geschlossener Behälter mit einem Hohlkörper zur Aufnahme eines Artikels und einem am genannten Behälterkörper angebrachten flexiblem Verschlußelement, wobei der geschlossene Behälter eine abziehbare Struktur zwischen dem genannten Verschlußelement und dem genannten Behälterkörper aufweist, die genannte abziehbare Struktur ein Substrat (11) enthält mit einer Oberfläche (13), das genannte Substrat ein poröses anodisierbares Metall an der genannten Oberfläche aufweist und eine poröse anodische Folie (12), die über der genannten Oberfläche angeordnet und mit dieser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse anodische Folie (12) ein geschwächtes Stratum (19) aufweist, das zwischen einem äußeren Folienteil und einem darunterliegenden Teil einschließlich des genannten Substrats angeordnet ist, das genannte geschwächten Stratum (19) stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils vom genannten darunterliegenden Teil zu verhindern, außer bei manuellem Abzug des genannten flexiblen Verschlußelements vom genannten Behälterkörper.

15. Ein Behälter gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht Klebstoff (22) das genannte flexible Verschlußelement am genannten Behälterkörper befestigt und über der genannten anodischen Folie der genannten abziehbaren Struktur angeordnet ist, und wobei der genannte Klebstoff eine höhere Abzugfestigkeit als die der anodischen Folie (12) am genannten geschwächten Stratum (19) aufweist.

16. Ein Behälter gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie (12) eine Abzugfestigkeit von 8-12N aufweist.

17. Ein verschließbarer Behälter gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse anodische Folie (12) optisch gesehen dünn und an einer äußeren Oberfläche der genannten Folie mit einer lichtdurchlässigen spiegelnden Metallschicht angebracht ist, so daß das vom genannten Substrat und der genannten lichtdurchlässigen Metallschicht reflektierte Licht eine sichtbare Farbe erzeugt, und wobei das flexible Verschlußelement und der genannte Körper transparent sind, so daß die genannte Farbe durch diese sichtbar ist.

18. Ein Behälterkörper mit einem Randbereich zur Aufnahme eines flexiblen Verschlußelementes zum Verschluß des genannten Behälterkörpers, wobei der genannte Randbereich eine abziehbare Struktur aufweist, zur Befestigung mit dem genannten Verschlußelement einschließlich eines Substrats (11) mit einer Oberfläche (13), wobei das genannte Substrat ein poröses anodisierbares Metall an der genannten Oberfläche aufweist; und eine poröse anodische Folie (12), die auf der genannten Oberfläche (13) angeordnet und mit dieser verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte poröse anodische Folie (12) ein geschwächtes Stratum (19) zwischen einem äußeren Folienteil und einen darunterliegenden Teil mit dem genannten Substrat aufweist, wobei das geschwächte Stratum (19) stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Filmteils vom genannten darunterliegenden Teil zu verhindern, außer bei Abzug des genannten flexiblen Verschlußelementes vom genannten Behälterkörper.

19. Ein Behälterkörper gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht Klebstoff (22) das genannte flexible Verschlußelement am genannten Behälterkörper befestigt und auf der genannten anodischen Folie (12) der genannten abziehbaren Struktur angeordnet ist, wobei der Klebstoff eine höhere Abzugfestigkeit als die anodische Folie (12) am genannten geschwächten Stratum (19) aufweist.

20. Ein Behälter gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie eine Abzugfestigkeit von 8-12N aufweist.

21. Ein abziehbares flexibles geschichtetes Schichtmaterial mit einer flexiblen Schicht (50) aus anodisierbarem Metall;

einer flexiblen porösen anodischen Folie (51) aus Metalloxid, die auf einer Oberfläche der genannten Metallschicht angeordnet ist, und mindestens einer flexiblen Polymerschicht (53), die an der genannten anodischen Folie befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Oxidfolie ein geschwächtes Stratum (52) enthält und wobei die genannte Folie längs des genannten geschwächten Stratum stark genug ist, um die Ablösung der genannten mindestens einen Polymerschicht von der genannten Metallschicht während des normalen Einsatzes der genannten Folie als Verpackungsmaterial zu verhindern, daß jedoch die genannte mindestens eine Polymerschicht und die genannte Metallschicht durch absichtliches Auseinanderziehen der genannten Schichten von einander gelöst werden können.

22. Ein Material gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte anodische Folie eine Abzugsfestigkeit von 8-12N aufweist.

23. Ein Verfahren zur Herstellung einer abziehbaren Struktur zur Befestigung einer Metallschicht auf anderen Schichten eines geschichteten Artikels, wobei das genannte Verfahren die Anodisierung einer Oberfläche eines porösen anodisierbaren Metalls in einem Elektrolyt vorsieht, bei einer Spannung die zur Bildung einer porösen anodischen Folie führt; wobei die Anodisierung während einer Spannungsreduzierung fortgesetzt wird, um die genannte anodische Folie mit einem geschwächten Stratum zu versehen, und wobei die Folie für eine gewisse Zeit im genannten Elektrolyt oder einer anderen sauren Lösung bleibt, um die genannte Folie längs des genannten Stratum weiter zu schwächen, wobei die Spannung und die Dauer so gewählt sind, daß bei diesen Bedingungen das geschwächte Stratum stark genug bei Einsatz der genannten Struktur ist, um ein Lösen des genannten äußeren Folienteils von der genannten darunterliegenden Struktur zu verhindern, außer bei manuellem Abziehen der genannten Struktur längs des genannten geschwächten Stratum.

24. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodisieren bei einer Spannung von ca. 5-15 V ausgeführt wird.

25. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodisieren bei einer Temperatur von ca. 40 - 60ºC stattfindet.

26. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Anodisieren in einem Elektrolyt stattfindet, das ca. 1M Phosphorsäure enthält.

27. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das genannten Anodisieren ca. 20 - 30 Sekunden dauert.

28. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, Anspruch 24, Anspruch 25, Anspruch 26, oder Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Spannungsreduzierung stufenweise oder kontinuierlich mit ca. 0,2 - 2 V pro Sekunde bis zu einer Endspannung von 1 V erfolgt.

29. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, Anspruch 24, Anspruch 25, Anspruch 26 oder Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Folie im genannten Elektrolyt oder einem anderen Material ca. 2 Sekunden lang bleiben darf.

30. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, Anspruch 24, Anspruch 25, Anspruch 26 oder Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Folie mit einer Schicht Klebstoff beschichtet ist, die eine größere Abzugsfestigkeit als die der genannten anodischen Folie im geschwächten Stratum aufweist.

31. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, Anspruch 24, Anspruch 25, Anspruch 26, oder Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymerschicht direkt mit der genannten anodischen Folie verbunden ist.