Brevet FR2647467A1 — publié le 19901130

La présente invention a pour objet une feuille d'acier destinée à être mise sous forme d'un récipient portant un revêtement de film organique par une opération d'emboutissage et, en particulier, une feuille d'acier présentant des caractéristiques supérieures d'emboutissage avec une moindre apparition de plis au cours de l'emboutis- sage. Une feuille métallique destinée à être mise sous forme d'un récipient par emboutissage était classique- ment constituée d'une feuille d'aluminium. Pour une feuille d'acier, les techniques de production sont plus difficiles et coûteuses que pour une feuille d'aluminium lorsque l'épaisseur est inférieure à 100 um et, de plus, des techniques d'emboutissage n'ont pas été mises au point pour une feuille d'acier avant la présente invention. Dans ces circonstances, pratiquement aucune étude des feuilles d'acier, en ce qui concerne la prévention des plis lors de l'emboutissage et l'amélioration de l'étirabilité, n'a été effectuée auparavant. L'art antérieur concernant une feuille d'acier qui présente des caractéristiques supé- rieures d'emboutissage et une formation réduite de plis, ce qui constitue un objectif de la présente invention, peut être représenté par le brevet japonais mis à l'Inspection Publique n 61-284530. Ce brevet antérieur mis à l'Inspec- tion Publique n 61-284530 est caractérisé en ce qu'il concerne la prévention du durcissement par vieillissement par l'utilisation de Ti, un élément très particulier, l'abandon de la passe de laminage à froid après un recuit pouvant être attribué à ce qui précède, et un traitement thermique rapide pendant une à dix secondes. Cela peut donner une feuille d'acier présentant une étirabilité supérieure à celle d'une feuille d'acier obtenue classique- ment par durcissement à froid, telle qu'une feuille d'acier laminée à froid, bien qu'elle ne puisse soutenir la comparaison avec les matériaux usuels ayant été soumis à un recuit par passage continu. A cet égard, il est considéré qu'un degré d'étirabilité conforme à la présente invention est bien supérieur à celui requis pour les matériaux usuels ayant été soumis à un recuit par passage continu, de sorte qu'une feuille d'acier produite par l'art antérieur ne peut répondre au degré d'étirabilité de la présente invention. Un autre point pour lequel l'art antérieur n'est pas approprié pour la présente invention est celui de l'utili- sation par l'art antérieur de Ti indéfini qui est in- désirable pour des raisons d'hygiène dans l'industrie alimentaire, la présente invention étant principalement destinée à un récipient pour produits alimentaires. En outre, un traitement thermique rapide est impératif dans l'art antérieur, le diamètre de grain devant être si fin qu'il ne puisse exister un certain diamètre de grains convenable pour empêcher des plis à la face de maintien du flanc, conformément à la présente invention. L'art antérieur a été décrit jusqu'ici en ce qui concerne le traitement d'une feuille d'acier. En outre, une tôle d'acier ayant une épaisseur d'approximativement 0,2 à 0,3 mm qui est appliquée à des boites obtenues par emboutissage ou reprise d'emboutissage possède une épaisseur bien supérieure à celles comprises dans l'inter- valle de 50 à 100 Mm approprié pour la présente invention. Les récipients constitués d'une tôle d'acier de 0,2 a 0,3 mm d'épaisseur doivent être revêtus avec un film organique ayant une épaisseur d'environ 10 pm et sont formés par emboutissage après cuisson. Par emboutissage, le récipient est mis en service sans aucun revêtement de réparation pour des raisons de coût. Dans ces récipients obtenus par emboutissage d'une tôle d'acier, puisque la tôle d'acier est très épaisse par rapport à l'épaisseur d'un film organique à appliquer, il n'y a eu presque aucun pli engendré à la face de maintien du flanc mais le problème était constitué par la rugosité superficielle provenant de l'emboutissage, désignée sous le nom de "peau d'orange". Si cette peau d'orange est importante, elle provoque une fissuration du revêtement. Un tel défaut dans le revêtement pourrait avoir immédiatement pour résultat un effet néfaste sur la résistance à la corrosion car aucun revêtement de réparation n'est habituellement effectué et la tôle perdrait alors son aptitude à être utilisée sous forme d'un récipient. Ainsi, afin de réduire la rugosité superficielle, on a eu recours à un plus petit diamètre des grains cristallins, correspondant à un indice de 11 à 12, comparativement au diamètre des grains de la matière, pour des récipients obtenus par emboutissage d'une tôle d'acier. Lorsqu'une feuille d'acier doit être mise par emboutissage sous forme d'un récipient, un film organique est appliqué et étiré, pour des raisons de coût. Cependant, comparativement au cas de l'emboutissage d'une tôle d'acier, l'emboutissage d'une feuille d'acier est exécuté avec un film organique plus épais a appliquer car il n'est pas aussi facile pour un récipient en feuille d'acier de fixer une extrémité par sertissage que dans le cas d'un récipient en tôle d'acier et, ainsi, l'extrémité est fixée par thermosoudage. Pour garantir l'effet de soudage du thermosoudage, la Demanderesse choisit un film organique thermosoudable ayant une épaisseur d'-au moins 20 gm. Ainsi, l'épaisseur du film organique destiné à un récipient obtenu par emboutissage d'une feuille d'acier est bien supérieure à celle destinée à un récipient en tôle d'acier, et il en résulte que la première tend à provoquer un plissement bien supérieur au cours de l'emboutissage à la face de maintien du flanc. Si un pli existe à la face de thermosoudage, il peut provoquer un soudage incomplet du revêtement embouti contre l'extrémité et, en conséquence, poser de sérieux problèmes, tels qu'une fuite ou une putréfaction du contenu. En conséquence, il est par- ticulièrement nécessaire qu'une feuille d'acier destinée à être mise sous forme d'un récipient embouti avec un revêtement de film organique possède une moindre tendance à l'apparition de plis, ainsi qu'une étirabilité supérieure. Lorsqu'un récipient est formé par emboutissage d'une feuille d'acier de 50 à 100 Nm revêtue avec un film organique ayant une épaisseur supérieure à 20 jm, il est nécessaire que la feuille soit à peine susceptible de présenter un plissement lors de l'emboutissage, et qu'elle présente en même temps une forte étirabilité, de la manière précitée. La présente invention est caractérisée en ce que, pour résoudre les problèmes précités, la composition, le diamètre des grains cristallins, la texture et la limite apparente d'élasticité d'un acier utilisé soient déterminés par un choix convenable, tel qu'il a été établi par la Demanderesse après des études répétées effectuées afin d'obtenir une feuille d'acier ayant une moindre tendance à l'apparition de plis et une étirabilité supérieure, qui est décrite ci-dessous. Conformément à la présente invention, une feuille d'acier destinée à être mise par emboutissage sous forme d'un récipient avec un revêtement de film organique, qui est caractérisée par une étirabilité supérieure, comprend 0,06% ou moins de carbone, 0,1 à 0,5% de man- ganèse, 0,01 à 0,10% d'aluminium, le reste étant constitué de fer et des impuretés inévitables, la feuille ayant un diamètre des grains cristallins correspondant à un indice de diamètre de grains de 7,5 a 10 (Japanese Industrial Standard (JIS) G 0552) et ayant un rapport des valeurs maximales de P(222) à P(200) d'intensité de diffraction des rayons X dans un plan parallèle a la surface de la feuille, c'est-à-dire un rapport P(222)/P(200), qui est supérieur à 0,6, et ayant une limite apparente d'élasticité de 20 à 45 kg/mm2 et une épaisseur de 50 à 100 im. Lorsque la teneur en carbone est supérieure à 0,06%, le durcissement à froid par emboutissage devient important et, en outre, l'étirabilité diminue. Il en découle que la limite supérieure de cette teneur est égale à 0,06%. Par ailleurs, il est nécessaire que la limite supérieure de la teneur en manganèse soit fixée à 0,5% car plus la teneur en manganèse est élevée, plus le durcisse- ment et, ainsi, plus la tendance à l'apparition de plissement, sont accrus, et il est nécessaire que la limite inférieure soit fixée a 0,01% afin d'éviter les effets néfastes du soufre qui est présent inévitablement. Pour l'aluminium, une teneur de 0,01% est la limite inférieure qui est nécessaire pour une désoxydation et une teneur de 0, 10% est la limite supérieure puisqu'une plus forte teneur augmente le coût et a pour résultat une quantité bien supérieure d'inclusions. La limite supérieure du diamètre des grains cristallins est égale a 10 car un diamètre de grains correspondant à un indice supérieur à 10 (JIS G 0552) accroît la tendance au plissement provoqué à la face de maintien du flanc. D'autre part, la limite inférieure est égale à 7,5 car de trop grands diamètres, correspondant à un indice inférieur à 7,5, confèrent des propriétés supé- rieures de plissement mais diminuent l'étirabilité même avec une texture convenable, de la manière décrite ci- après, c'est-à-dire tendent à provoquer plus aisément une rupture lors de l'emboutissage. A cet égard, une plage de diamètres de grains de 7,5 à 10, comme cela est approprié pour un récipient conforme à la présente invention obteinu par emboutissage d'une feuille d'acier, est plus élevée qu'une plage de diamètres de grains pour un récipient obtenu par emboutissage d'une tôle d'acier. Cela peut signifier une forte possibilité de fissuration du revête- ment par formation de rugosités superficielles, comme cela a été généralement inapproprie, mais ladite plage de 7,5 à n'entraîne au contraire pas de fissuration du revêtement car l'épaisseur du film de revêtement peut être égale ou supérieure à 20 4m et, en outre, la matière du film destinée au revêtement n'est pas du type thermodurcissable, tel qu'il est couramment utilisé pour des récipients obtenus par emboutissage d'une tôle d'acier, mais est une résine thermoplastique telle que le polypropylene, le polyéthylène, etc. De plus, en ce qui concerne la texture, si un rapport ï provoquer aisément une déformation, telle qu'une dépres- sion, etc, d'un récipient. Les raisons pour lesquelles il existe des limitations d'épaisseur sont décrites à présent. Des épaisseurs supérieures à 100 pm peuvent accroître la rigidité d'un récipient et il en résulte que la sensation de douceur au toucher, tel aue cela est le cas pour un récipient en matière plastique, ne peut être obtenue et cela peut également empêcher l'utilisateur de le jeter en l'écrasant à la main après utilisation. Ces caractéristiques requises pour un récipient produit à partir d'une feuille ne sont pas escomptées. Ainsi, la limite supérieure d'épaisseur est égale à 100 mm, tandis qu'une feuille d'acier ayant une épaisseur inférieure à 50 !m est difficile à produire de manière économique et, ainsi, une limite inférieure de 50 Am est choisie par la Demanderesse. Une forme de réalisation appréciée est décrite de la manière suivante. Certains types d'aciers qui possèdent des compositions chimiques telles que celles présentees sur le tableau 1 ont été fondus dans un convertisseur, puis ont été mis sous forme de brame par coulée continue. La brame a été laminée à chaud à une épaisseur de 2,0 mm suivant un mode opératoire habituel de mise sous forme de feuillard et, après laminage à chaud, les types A, C et D ont été bobinés à 560 C et le type B a été bobiné à 640 C sous forme d'une tôle en ruban laminée à chaud. Puis ces tôles en ruban ont été mises sous forme de feuilles d'acier afin d'avoir une épaisseur finale de 60 pm à 75 Am conformément aux conditions de production présentées sur le tableau 2. La vitesse du laminage primaire à froid sur le tableau représente une vitesse de laminage lors d'un laminage à froid effectué après enlèvement d'un ruban laminé à chaud, et le recuit primaire représente un recuit après le laminage primaire à froid. Puis, un laminage secondaire à froid, un recuit secondaire et un troisième laminage à 2647467.i froid sont successivement effectués, des mesures des diamètres des grains cristallins étant alors effectués conformément à la norme JIS G 0552. De plus, les rapports P(222)/P(200) ont été calculés a partir des valeurs maximales pour le plan cristallin (222) et des valeurs maximales pour le plan cristallin (200), telles qu'elles ont été mesurées par le procédé de diffraction des rayons X. Pour ces mesures, un appareil de diffraction des rayons X ayant une cible au cuivre a été utilisé. Pour évaluer le plissement et l'étirabilité, un traitement électrolytique au chromate de chrome (Cr métallique; 95 mg/m2 et oxyde de Cr; 10 mg/m2) a été effectué sur des feuilles d'acier ayant des épaisseurs de 60 im et 75 Mm produites de la manière indiquée sur le tableau 2, puis un revêtement de 40 gm constitué d'un film de polypropylene a été appliqué sur les deux faces de chaque feuille. La feuille a été soumise à une lubrification à l'huile de palmiste, puis a été emboutie sous forme d'un cylindre et a été évaluée. Pour évaluer la propriété de plissement, une estimation a été effectuée sur la base d'un intervalle entre la crête et la base d'un pli; un intervalle inférieur à 15 gm est représenté par le signe 0, un intervalle de 15 à 25 4m est représenté par le signe 0 et un intervalle supérieur à jm est représenté par le signe A. Pour évaluer l'étirabilité, un rapport limite d'emboutissage supérieur à 2,15 est représenté par le signe Q, un rapport de 1,95 à 2,15 est représenté par le signe O et un rapport inférieur à 1,95 est représenté par le signe A La forme de réalisation précitée de la présente invention a été décrite en ce qui concerne un traitement électrolytique au chromate de chrome comme traitement de surface mais d'autres traitements tels qu'un étamage, un phosphatage, etc, peuvent également être effectués de la manière appropriée. Tableau 1 C Mn Al Type d'acier (% en (% en (% en poids) poids) poids) A 0,021 0,20 0,058 B 0,027 0,24 0,060 C 0,043 0,37 0,053 D 0,073 0,55 0,062 TABLEAU 2 Symbolf.Conditions de production Dia- p(222 inte Evalua-Evalui- - du tyE Taxux d'-u -rfs- mtre /aPsentiton du tion de -. RcuitTaux d'éti-Rf-uit 'ls se 'tr-Ctqrr d ie: maire ())primlire raae sW Vn- dairerac-e (%) *m). s p(200) (Imm nent bilité ot RD 71 RD 15 15 9 1.6 7t15 I) nvention 6e7 RD 66 RD 15 75 0 5 I.4 42,0 0 Invention ? P)RD 73 RD 15 60 9 I14 42,5 (. Invention a d._ __t r. Ot RDf 6S6R 10 JS 11 0.5 4135 A (i étẻ'rtence tLT. a g e.-lr. A 6S R 71 RDJ _ 75 9 1.2 43,5 (c) Invention es5 RD 76 RD Is 60 9 1.2 43,5 iInvention 0ma5 RD 1 7arD 25 r5 9 0.7 (510 O tétrrenceOi _ _r _ _. _o. RD S6 RD 15 75 70 1.2 37,5 A Rétorence 56 RD 15 75 7,0 0.9 36,5 _ 9t4trence 9585 RD 15 RD 75 7,5 0.4 3, A r CE 87 RD 7 RD 15 ?s 9e5 1.2 25 0 () Invention 97 RD 66 RD 15 75 ai5 I o.0.430 Invention B87 RD 73 RD 15 60 9,5 1.0 43 = Invention eS RD 71 RD 15 75 19S 0.S 43,3 O Invention 9s5" RD 25 RD - 1 9" 0.2 411 A A Rétérence 8e RD 7 RD 15 75 9,5 0.9 26,5 O) Invention 0 C 8t P)CRD 66IS 9 0. 43, 0 O O Invention RD S6 RD 15 75 7,0 0. 6 40o" _ z Rnétérence Dsi RD 71 RD 15 s75105 0.5 27,s 4 Réftrence S? RD 66 RD 15 75 10 0.5 43y0 A A ROtérence RDRcuit discontinu RC Recuit cont RDRècit dicDtn Pe Recui co7; . '4; Ivntionu Comme le montre la forme de réalisation, une feuille d'acier conforme à la présente invention, dans laquelle la composition de l'acier, le diamètre des grains cristallins, la texture et la limite apparente d'élasticité sont choisis de manière à être optimaux, et moins suscep- tibles de présenter des plis, possède une étirabilité supérieure et présente des possibilités supérieures d'emboutissage pour former un récipient muni d'un revête- ment de film organique. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'a titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATION Feuille d'acier destinée à l'emboutissage d'un récipient muni d'un revêtement de film organique, qui est caractérisée par une étirabilité supérieure, comprenant: une teneur inférieure ou égale à 0,06% de carbone, 0,1 à 0,5% de manganèse, 0,01 à 0,10% d'aluminium, le reste étant du fer plus les impuretés inévitables, la feuille ayant un diamètre de grains cristallins correspon- dant à un indice de 7,5 à 10 (norme JIS G 0552) et ayant un rapport des valeurs maximales de P(222) à P(200) d'intensité de diffraction des rayons X dans un plan parallèle à une surface de feuille, à savoir le rapport P(222)/P(200), qui est supérieur à 0,6, et possédant une limite apparente d'élasticité de 20 à 45 daN/mm2 et une épaisseur de 50 à 100 m.