CH652052A5

CH652052A5 - Verfahren und einrichtung zur herstellung einer seitennahtlosen metalltube.

Info

Publication number: CH652052A5
Application number: CH7290/79A
Authority: CH
Inventors: Yoshihiko Nakahara; Norihiro Tsujii; Kenichi Nakanishi; Yuji Sakai; Masanori Saigo
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1978-08-08
Filing date: 1979-08-08
Publication date: 1985-10-31
Also published as: ES483211A1; GB2081202A; DE2932016A1; GB2031318A; JPS5522951A; GB2031318B; US4321816A; GB2081202B; DE2932016C2; JPS6021539B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dünnwandigen, seitennahtlosen Metalltube gemäss Oberbegriff des Anspruches 1, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Oberbegriff des Anspruches 2 sowie eine dünnwandige Metalltube gemäss Oberbegriff des Anspruches 19.

Auspresstuben mit einem Durchmesser von z.B. 35 mm werden als Behälter für Flüssigkeiten oder Pasten verwendet. Gewöhnlich wird heute die Verbundstofftube bevorzugt, d.h. eine dünnwandige Metalltube (20 bis 70 Mikrometer

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Wanddicke), die innen und/oder aussen 50 bis 500 Mikrometer dick mit Kunstharz beschichtet ist. Eine solche Tube hat mässige Druck- und Erholungseigenschaften, sperrt gut gegen Luft und Dampf ab und verhindert übermässiges Luftnachsaugen. Ausserdem lässt sie sich bei Herstellung und Transporten leicht handhaben und hat ein gefälliges Aussehen. Insgesamt betrachtet wird dadurch der Handelswert der Verbundstofftube erhöht.

Laminattuben mit Schichten aus Metallfolie erfüllen zwar die obigen Anforderungen bis zu einem gewissen Grade, bei ihrer Herstellung ist aber die Bildung einer langgestreckten Seitennaht im Tubenkörper unvermeidlich. Ausserdem werden die Schulter und der Hauptteil einer Laminattube gewöhnlich gesondert hergestellt und dann miteinander verbunden. Daher hat man oft schlechte Erfahrungen gemacht, wenn die Laminattube längs der Seitennaht oder der Verbindungslinie zwischen Schulter und Hauptteil gebrochen oder gerissen ist.

Da die Seitennaht durch Heissiegelung erzeugt wird, kommen als Beschichtungsstoffe nur Thermoplaste in Frage. Es ist auch zu betonen, dass Laminattuben nicht für Füllgüter benutzt werden können, die eine Sterilisierung durch Wärme erfordern. Schliesslich ist die Sperrwirkung gegen Gas an der Schulter der Laminattube gewöhnlich mangelhaft.

Vorteilhafter sind Monoblocktuben, die in einem einzigen Extrusionsschritt mittels Stempel und Gesenk hergestellt werden, z.B. gemäss US-PS 2 112 085. Dabei beträgt jedoch die erzielbare Mindestwanddicke des Hauptteils etwa 75 Mikrometer, und zwar auch bei verhältnismässig kleinem Tubendurchmesser. Gründe dafür sind z.B. die Neigung der Tuben zu brechen oder aufzureissen, die Bildung von Falten wegen der Dehnung des metallischen Materials oder der Werkzeugverschleiss bzw. -bruch. Stabile Monoblocktuben mit einer Hauptteil-Wanddicke von 20 bis 70 Mikrometer, die als Material für die ideale Verbundstofftube geeignet gewesen wären, konnten in grosstechnischem Massstabe bisher nicht hergestellt werden.

Um diesen Mangel zu beheben, wurde gemäss der CH-PS Nr. 635 292 ein Verfahren entwickelt, dessen erster Verfahrensschritt eine Impaktextrusion ist, wahlweise ein Tiefziehen, Querschnittsvermindern, Stanzen, Abgraten und/ oder Verbinden. Der zweite Verfahrensabschnitt ist eine Bearbeitung mittels eines speziellen Werkzeugrings. Auf diese Weise erhält man eine dünnwandige Metalltube mit einer Hauptteil-Wanddicke von 20 bis 70 Mikrometer und mit guten Eigenschaften, stabil und in grosstechnischem Massstabe.

Dieses Verfahren erfordert jedoch mehr als zwei Schritte der plastischen Bearbeitung und ist daher aufwendig, störanfällig und teuer, so dass ein Bedarf für ein einfacheres Herstellungsverfahren besteht. Ferner wird bei der Herstellung dieser Verbundstofftube, und zwar beim Beschichten der Metalltube mit Kunstharz, die Kunstharzschicht in unerwünschter Weise im Zwischenbereich zwischen dem Hauptteil und der Schulter wegen des Wegfliessens des geschmolzenen Kunstharzes dünner gemacht, was eine Verschlechterung der mechanischen Festigkeit in diesem Zwischenbereich zur Folge hat. Letzteres führt seinerseits zu verschiedenen Schwierigkeiten, z. B. zur Freilegung des Metalls der Metalltube infolge Abnutzung, Biegung oder Berührung mit einem harten Gegenstand, Bildung von Poren, Rissen oder Bruchstellen in der Umgebung des Zwischenbereichs, Quetschung oder Verformung während Transporten, insbesondere während Transporten bei senkrechter Stellung der Tuben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung der eingangs genannten Art, um die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und um insbesondere die genannte Tube einfacher, stabiler, in grosstechnischem Massstabe, innen und/oder aussen mit Kunstharz beschichtbar sowie in idealer Verbundstoffbauweise, mit einem Mindestmass an Ausschuss, Werkzeug-, 5 Herstellungs-, Überwachungs- und Wartungskosten herzustellen. Diese Aufgabe wird beim Verfahren zur Herstellung einer dünnwandigen seitennahtlosen Metalltube durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, bei der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch die kenn-io zeichnenden Merkmale des Anspruches 2 und bei der Metall-Tube durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 19 gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung können mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 18 erreicht i5 werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens der Einrichtung und der Metalltube nach der Erfindung sind nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen schematisch:

20 Fig. 1 einen Teil einer bekannten Einrichtung zur Herstellung einer dünnwandigen Tube in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt;

Fig. 2 einen Teil des Profils der nur auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellten, bekannten Tube in vergrösserter 25 Darstellung;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Gesenks einer Einrichtung nach der Erfindung im Axialschnitt;

Fig. 4 das Gesenk einer anderen Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung im Axialschnitt;

30 Fig. 5 und 6 je eine Ausführungsform eines Stempels für Einrichtungen nach der Erfindung in vergrösserter Darstellung;

Fig. 6a einen Teil des Stempels von Fig. 6 in vergrösserter Darstellung;

35 Fig. 7 einen Teil einer Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung im Schnitt, mit dem Profil einer Metalltube, wobei der linke Teil der Zeichnung den Zustand vor und der rechte Teil der Zeichnung den Zustand nach Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung darstellen; 40 Fig. 8 eine Vorrichtung mit einer Tübe zum Beschichten derselben mit einem Kunstharz in einer Darstellung des Be-schichtungsvorganges;

Fig. 9 und 10 je einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer Tube mit einer Kunstharzaussenschicht im Schnitt; 45 und

Fig. 11 und 12 Diagramme zur Erläuterung der durch die Erfindung erzielten Vorteile.

Die nichterfindungsgemässe Einrichtung der Fig. 1 weist zur Herstellung einer dünnwandigen, extrudierten Tube 8 somit Schulter 1 und Hauptteil 2 ein Gesenk 5 und einen Stempel 6 auf. Der eingestellte Wert der Hauptteil-Wanddicke wird bekanntlich vom Radialspiel t0 der Gleichung 1 bestimmt:

t0 = (D0-P0)/2 (1).

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D0 und P0 sind der Innendurchmesser eines Gesenks 5 bzw. der Durchmesser eines Stempelkopfes 26.

J0 ist das «leere» Spiel zwischen dem Stempelkopf 26 und dem Gesenk 5 in der unteren Endstellung des Stempelhubs. 60 Ji ist die entsprechende Wanddicke der Schulter 1, nachdem die Tube durch einen einzigen Impaktextrusionsvorgartg in der Einrichtung der Fig. 1 hergestellt worden ist. t' ist die dichter am Zwischenabschnitt 3 gemessene Hauptteil-Wand-dicke, die zwischen der Schulter 1 und dem Hauptteil 2 ange-65 ordnet ist. t" ist die Hauptteil-Wanddicke am Endabschnitt der Tube 8. Dann ist die mittlere Hauptteil-Wanddicke tj der arithmetische Mittelwert von t' und t" gemäss Gleichung 2

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t, = (t'+t")/2 (2).

Besser als Fig. 1 lässt Fig. 2 eine einzige, ziemlich scharfe Abwinklung am Zwischenabschnitt 3 erkennen, der zwischen der Schulter 1 und dem Hauptteil 2 angeordnet ist. Für eine stabile Herstellung in grosstechnischem Massstabe hat die nichterfindungsgemässe Tube gewöhnlich eine Schul-ter-Wanddicke von 1,0 bis 1,5 mm und eine Hauptteil-Wanddicke von 100 bis 130 Mikrometer. Die Wanddicke der Metallwand am Hauptteil 2 liegt ganz allgemein im Bereich 75 bis 120 Mikrometer, und zwar selbst bei vergleichsweise kleinem Tubendurchmesser, z.B. 12,5 mm oder weniger.

Bei Verwendung der Einrichtung der Fig. 1 zur Herstellung dünnwandiger Metalltuben mit einer Hauptteil-Wanddicke von 20 bis 70 Mikrometer sind verschiedene Schwierigkeiten aufgetreten. Beispielsweise hat man oft feststellen müssen, dass die Metalltube gerissen oder im Unterschulterbereich 4 gebrochen ist, d.h. im Grenzbereich zwischen dem Zwischenabschnitt 3 und dem Hauptteil 2 (Fig. 2). Es ist auch wahrscheinlich, dass durch die während der Bearbeitung entstehende Wärme Falten auftreten oder infolge un-gleichmässiger Dehnung des Materials. Zusätzlich neigt die Metalltube dazu, verformt zu werden, wenn sie aus dem Gesenk herausgezogen wird. Ausserdem ist es sehr schwierig, die Metalltube ganz genau in Übereinstimmung mit den Konstruktionsmassen ihres Werkzeugs herzustellen.

Wie Fig. 3 zeigt, weist ein erfindungsgemässes Gesenk 5 in seinem Mittelabschnitt eine Aussparung 20 auf, die ihrerseits eine Seitenfläche 21, eine erste Bodenfläche 22, zur Bildung einer Schulter 1 und eines Zwischenabschnitts 3 hat. Letzterer verbindet die Schulter 1 mit dem Hauptteil 2 der herzustellenden Tube. Ferner ist eine zweite Bodenfläche 23 vorhanden, um das Mundstück 12 der Tube 8 herzustellen (Fig. 1).

Ein solches Gesenk 5 (Fig. 3) rundet die äussere Oberfläche des Zwischenabschnitts 3 ab, welcher den Hauptteil 2 und die Schulter 1 der herzustellenden Tube 8 verbindet. Die erste Bodenfläche weist einen Krümmungsradius von 0,5 bis 3,0 mm, vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 mm, auf.

Wie Fig. 4 zeigt, kann das erflndungsgemässe Gesenk 5 auch an seiner ersten Bodenfläche der Aussparung 20 mit einem verjüngten Abschnitt 22a versehen werden. Letzterer weist eine Länge 1, (das ist die Länge der Erzeugenden) von 0,5 bis 5,0 mm, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0 mm, auf. Dieser verjüngte Abschnitt 22a ist zur Kegelfläche 22b der ersten Bodenfläche 22 unter einem Winkel T,' geneigt. Letztere liegt im Bereich 130° bis 170°, vorzugsweise von 150° bis 170 und im besonders bevorzugten Falle von 155° bis 165°. Auch diese verjüngte Oberfläche 22a ist zur Tubenachse unter einem Winkel T! geneigt. Letzterer beträgt 130° bis 170°, vorzugsweise 140° bis 160". Wie später noch näher erläutert wird, wird am Zwischenabschnitt 3 der Tube 8 eine Verjüngung angebracht, wenn ein Verfahren unter Verwendung eines solchen Gesenks 5 gemäss Fig. 4 erfolgt.

Wie Fig. 5 zeigt, weist ein Stempel 6 einer erfindungsge-mässen Einrichtung einen Hauptschaft 25, einen Stempelkopf 26 und eine Extrudierkante 27 auf, die zwischen dem Stempelkopf 26 und dem Hauptschaft 25 angeordnet ist. Der Stempelkopf 26 weist einen Vorsprung 26a auf, um ein Mundstück 12 der herzustellenden Tube 8 zu bilden, ferner eine erste Kopffläche 26b und eine zweite Kopffläche 26c.

Die Extrudierkante 27 hat bekanntlich den grössten Durchmesser des ganzen Stempels 6. Die zweite Kopffläche 26c wird so ausgebildet, dass der Winkel T2 zwischen der Stempelachse und der Tangente an der zweiten Kopffläche 26c. das ist die Oberfläche des Stempelkopfes 26 an der Extrudierkante 27, an der Stelle des Querschnitts, welcher eine Parallele zur Stempelachse einschliesst, zwischen 130 bis

170 beträgt. Im Falle der Fig. 5 ist die zweite Kopffläche 26c so verjüngt, wie es dargestellt ist. Sie weist eine Länge 1, (das ist die Länge der Erzeugenden) von 0,5 bis 5,0 mm, vorzugsweise von 1,0 bis 3,0 mm, auf und ist zur ersten Kopffläche 26b unter einem Winkel 5 von 5 ' bis 50', vorzugsweise von 10 bis 30", im bevorzugten Falle von 15 ' bis 25:, geneigt. Der Winkel T2 zwischen der Stempelachse und der zweiten Kopffläche 26c beträgt 130° bis 170°, vorzugsweise 140 - bis 160°.

Der Stempel der Fig. 6 und 6a unterscheidet sich von dem der Fig. 5 dadurch, dass er eine zweite Kopffläche 26c und einen gekrümmten Abschnitt mit einem Krümmungsradius von 0,5 bis 3,0 mm, vorzugsweise von 1,0 bis 2,0 mm, hat.

In beiden Fällen beträgt der Winkel T2 zwischen der Stempelachse und der Tangente zur zweiten Kopffläche 26c, das ist zur Oberfläche des Stempelkopfes 26 an der Extrudierkante des Stempels 6, an der Stelle des Querschnitts, der eine Parallele zur Stempelachse einschliesst, 130° bis 170°.

Das Herstellungsverfahren wird im folgenden beispielsweise anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert.

Wie die linke Hälfte der Fig. 7 zeigt, wird zuerst ein an sich bekannter Rohling 30 mit einer Mittelbohrung 29 auf der Bodenfläche 22 des Gesenks 5 aufgebracht. Darauf wird der Stempel 6 in das Gesenk 5 herabgelassen, das das Rohlingsmaterial 30 festhält. Die Verformung ist in weniger als einer Sekunde fertig. Der Hauptteil 2 der so gebildeten Tube 8 wird parallel zur Stempelachse 6 extrudiert. Während der Verformung werden das Gesenk 5 und der Stempel 6 stets so gehalten, dass der Abstand J0 zwischen den Oberflächen 26b, 26c des Stempelkopfes 26 und der ersten Bodenfläche 22 des Gesenks 5 grösser ist als der Abstand t„ zwischen der Extrudierkante 27 des Stempels 6 und der Seitenfläche 21 des Gesenks 5.

Die erflndungsgemässe Einrichtung weist eine bauliche Besonderheit auf, nämlich die, dass der Abstand zwischen der Fläche 26c des Stempelkopfs 26 und der ersten Bodenfläche des Gesenks 5 grösser ist als der Abstand zwischen der Extrudierkante 27 des Stempels 6 und der Seitenfläche 21 des Gesenks 5, wenn sich der Stempel 6 an dem Hubende befindet, das dichter am Gesenk 5 liegt.

Alle anderen, nicht dargestellten Bauteile der Einrichtung, beispielsweise zur Befestigung des Gesenks 5 und zum Antrieb des Stempels 6 mit bestimmtem Hub, sind fortgelassen worden, weil sie von bekannter Bauweise sein können und daher hier nicht näher erläutert werden.

Als Rohlingsmaterial lassen sich verschiedene Werkstoffe verwenden, beispielsweise Aluminium und seine Legierungen. Die Werkstoffe müssen jedoch eine genügende Dehnbarkeit aufweisen, um einen guten Verformungsprozess zu gewährleisten, beispielsweise wie Zinn, Blei, Kupfer und deren Legierungen.

Der rechte Teil der Fig. 7 zeigt das Profil der dünnwandigen Tube 8 mit einer Hauptteil-Wanddicke von 20 bis 70 mm, welche wie vorstehend beschrieben, hergestellt worden ist.

Um das Endprodukt zu erhalten, d.h. die Verbundstofftube, wird ein Gewinde für den Eingriff mit einem Kappengewinde am Mundstück 7 der Tube 8 erzeugt. Darauf wird auf elektrostatische Weise eine Pulverbesprühung auf der Tube 8 durchgeführt, wie es die Fig. 8 zeigt. Im einzelnen eignen sich dafür Pulver eines negativ auf 60 bis 90 kV aufgeladenen Kunststoffs. Das Pulver wird aufgestäubt und auf der Oberfläche der Tube 8 abgelagert. Die Entladungsgeschwindigkeit liegt beispielsweise bei 100 bis 300 g/min, und der Bestäubungsabstand beträgt 100 bis 200 mm. Der Entladungsdruck und der Dispersionsdruck sind 1 bis 4 kg/cm2 bzw. 0 bis 1,5 kg/cm2. Dann werden die abgeschiedenen

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Kunststoffteilchen bei einer bestimmten Temperatur zusammengebacken, so dass eine Deckschicht gebildet wird.

Letztere kann auf der inneren und äusseren Oberfläche der dünnwandigen Metalltube 8 gebildet werden. In jedem Falle weist der Kunststoff vorzugsweise eine Dicke von 50 bis 500, im ganz besonders bevorzugten Falle von 50 bis 350 Mikrometern auf.

Als Beschichtungsharze eignen sich z. B. Polyolefin-, Polyester-, Epoxy- und Polyamidharze sowie denaturierte Produkte dieser Harze. Unter diesen Harzen weisen die Polyäthylenharze eine überlegene Flexibilität und Stabilität gegen die chemische Einwirkung des Füllgutes auf und sind daher am meisten bevorzugt.

In Fig. 8 dient eine Spannvorrichtung 31 gleichzeitig zur Verbindung mit der Erde 32. 33 ist das Bezugszeichen für die Düse des elektrostatischen Sprühgeräts. Der eigentliche Sprühkegel, der aus aufgeladenen Kunststoffteilchen besteht, weist das Bezugszeichen 34 auf.

Die Fig. 9 zeigt eine soeben beschriebene Tube, wogegen Fig. 10 eine Tube zeigt, die gemäss Fig. 3 und Fig. 5 hergestellt worden ist.

Die Wanddicke dieser Tuben betrug 20 bis 70 Mikrometer im Hauptteil 2 (tt) und 400 bis 1000 Mikrometer an der Schulter 1 (Jj). Am Zwischenabschnitt 3 zwischen der Schulter 1 und dem Hauptteil 2 wurde auch ein Bereich veränderlicher Dicke erzeugt, der im allgemeinen eine Wanddicke hatte, die grösser war als die Hauptteil-Wanddicke. Im Falle der Fig. 10 wird die Aussenfläche des Zwischenabschnitts 3 mit einem Krümmungsradius von 0,5 bis 3,0 mm abgerundet. Im Falle der Fig. 9 weist die Aussenfläche des Zwischenabschnitts 3 einen verjüngten Bereich 10 mit einer Länge 1; von 0,5 bis 5,0 mm auf. Der Winkel T! zwischen dem verjüngten Bereich 10 und dem Hauptteil 2 lag ebenso wie der Winkel T/ zwischen dem verjüngten Bereich 10 und der Schulter 1 bei 130° bis 170°.

In Fig. 9 und 10 weist die Innenfläche des Zwischenabschnitts 3 einen verjüngten Bereich L' auf, der eine Länge 12' von 0,5 bis 5,0 mm hat. Der Winkel T2' der Verjüngung der Innenfläche der Schulter 1 betrug 130° bis 175°. Der Winkel T2 zwischen dem verjüngten Abschnitt L' und dem Hauptteil 2, der parallel zur Tubenachse verläuft, betrug 130 bis 170°, vorzugsweise 140 bis 160°.

Die Kunststoffschicht 11 in Fig. 9 und 10 ist über dem gesamten Bereich der äusseren Oberfläche der Tube 8 unitär mit der letzteren ausgebildet.

Wie bereits erwähnt, ist mindestens eine der Innen- und Aussenflächen des Zwischenabschnitts 3 abgerundet oder verjüngt, was bei der erfindungsgemässen, dünnwandigen Metalltube 8 von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Ein beträchtlicher Unterschied wurde zwischen der Verjüngung und der Abrundung festgestellt, und zwar im Hinblick auf die Einfachheit der Herstellung der Einrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Verformbarkeit bezüglich der Verdünnung des Hauptteils 2.

Auch die Tubeneigenschaften unterscheiden sich in Abhängigkeit davon, ob an der Innenfläche oder der Aussenfläche des Zwischenabschnitts 3 die Abrundung oder die Verjüngung verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass diese Unterschiede ganz wichtige und kritische Faktoren darstellen.

Es wird zunächst angenommen, dass mindestens die Innenfläche des Zwischenabschnitts 3 verjüngt oder abgerundet ist. Dann ergeben sich sechs Kombinationen von Formen für die Innen- und Aussenfläche des Zwischenabschnitts 3:

1.T-T,

2. R-R,

3. X-T,

4. T-R,

5. R-R,

6. X-R,

wobei R die Abrundung, T die Verjüngung und X überhaupt keine Bearbeitung bedeuten. In allen obengenannten Kombinationen entspricht das linke Zeichen der äusseren Oberfläche des Zwischenabschnitts 3 und das rechte Zeichen der Innenfläche.

Vergleicht man die Abrundung und die Verjüngung miteinander, so ist letztere im Hinblick auf die Einfachheit der Herstellung des Stempels und des Gesenks bevorzugt, sowie im Hinblick auf die Verformbarkeit bezüglich der Verdünnung des Hauptteils. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine beträchtliche Wirkung erzielt wird, wenn der Stempel und das Gesenk mit einer Verjüngung versehen werden.

Von diesem Gesichtspunkt ist die erstgenannte Kombination, d.h. die Verjüngung auf der Innen- und der Aussenfläche des Zwischenabschnitts der Tube am meisten zu bevorzugen.

Diese Kombination erlaubt nämlich eine glatt verlaufende Verdünnung des Hauptteils und vermeidet die Erzeugung von Falten, Aussparungen, Brüchen, ungleichmässigen Dehnungen und anderen während der Verformung auftretenden Fehler. Es hat sich bestätigt, dass bei Verwendung der ersten Kombination erst möglich ist, sanft verlaufende Verjüngungen an der Innen- und Aussenfläche des Zwischenabschnitts der so gebildeten dünnwandigen Metalltube zu erzeugen. Das gewährleistet seinerseits auch eine gleichförmige Kunststoffbeschichtung auf der Tube. Die Kombinationen 2 und 3 sind als Nächste erwähnenswert und vorteilhaft. Es folgen dann die Kombinationen 4, 5 und 6.

Im Falle der fünften Kombination ist es wahrscheinlich, dass eine ungleichförmige Dehnung während der Verformung auftritt, wenn der Krümmungsradius an der Innenfläche gleich oder grösser als der an der Aussenfläche ist. Daher ist es vorzuziehen, wenn die Verformung gemäss der fünften Kombination durchgeführt wird, den Krümmungsradius der inneren Abrundung, d.h. den Radius des Stempelkopfes so zu wählen, dass er kleiner ist als der Radius der äusseren Abrundung, d.h. der Radius der Abrundung des Gesenks.

Im Gegensatz dazu wird die Verformbarkeit im Falle der vierten Kombination noch weiter verbessert, um ein besseres Ergebnis zu gewährleisten, wenn die Länge des verjüngten Bereichs so gewählt wird, dass sie gleich oder kleiner als die Länge der Verrundung der inneren Oberfläche ist.

Es ist dazu noch zu bemerken, dass ein Bereich mit veränderlicher Dicke existiert, wo die Wanddicke graduell verändert wird, und zwar als Ergebnis der Bildung der Abrundung oder der Verjüngung im Zwischenabschnitt, der die Schulter 1 und den Hauptteil 2 verbindet. Zusätzlich erlaubt die Abrundung oder Verjüngung eine gleichförmige BeSchichtung der äusseren Oberfläche des Zwischenabschnitts mit Kunststoff. Folglich wird die Aussenfläche des Zwischenabschnitts vollständig mit einer Kunststoffschicht geeigneter Dicke bedeckt. Aufgrund dieser gleichförmigen Kunststoffschichtdicke wird ziemlich gut verhindert, dass das Metall der Metalltube aufgrund von Abnutzungen der Deckschicht freigelegt wird, und zwar während Transporten und während der Handhabung. Ebenso wird die Verformung und die Materialtrennung an dieser Stelle unterdrückt. Aufgrund der erhöhten Festigkeit im Zwischenabschnitt wird auch das unerwünschte Zusammendrücken der Tube an der Schulter verhindert und so gestattet, dass die Tube senkrecht gestapelt und transportiert werden können. Letzteres ist mit üblichen Tuben sehr schwierig gewesen und die Vorteile tragen ganz erheblich zur Verringerung der Transportkosten bei. Zum Stapeln lassen sich solche Tuben besonders zuverlässig konisch aufweiten.

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Wie bereits betont, wird die Herstellung von Metalltuben auf die beschriebene Weise ganz erheblich verkürzt und vereinfacht, so dass auch die Steuerung des Ablaufs erleichtert und die Ausschussquote verringert wird. Ausserdem kann auf diese Weise die Anzahl erfahrener Fachleute sowie die Installations- und Betriebskosten ganz erheblich verringert werden.

Beispiel 1

In der Tabelle sind die Ergenisse von zwölf Versuchsreihen mit 35 mm Tubendurchmesser aufgeführt. Die ersten vier Spalten der Tabelle enthalten die Angaben über die Einrichtungsparameter.

Beispiel 2

Die Fig. 1 la bis 1 lc zeigen die Abhängigkeit einiger Tu-ben^igenschaften vom Winkel ö. Jedes Diagramm zeigt Mittelwerte für über hundert Proben aus demselben Ausgangsmaterial und unter denselben Temperaturbedingungen während der Herstellung. Auf der linken Hälfte jedes Diagramms ist die Eigenschaft bekannter, nicht erfindungsge-mässer Tuben dargestellt, während auf der rechten Hälfte jedes Diagramms die Eigenschaften der erfindungsgemässen Tuben dargestellt sind. Die Hauptteil-Wanddicke betrug 50 bis 70 Mikrometer. Die gemessenen Mittelwerte lassen sich jeweils anhand des Ordinatenmassstabes beurteilen. Auf der Abszisse ist der Winkel S aufgetragen, wobei 50 die nicht er-findungsgemasse Tube betrifft. 5j bedeutet den Bereich von 15 bis 20°, während S2 den Bereich 25 bis 30° bedeutet.

Fig. 1 la zeigt die Bewertung vom Gesichtspunkt des Brechens während der Verformung (diese Messpunkte sind als Kreise eingetragen), der Faltenbildung am Einfüllendabschnitt der Tube (Kreuze) und der Faltenbildung am Tubenabschnitt der unterhalb der Tubenschulter liegt (Dreiecke). Die Bewertung 0 auf der Ordinate bedeutet ein schlechtes, nicht annehmbares Produkt, während die darüber gelegenen Zahlenangaben die wachsende Qualität veranschaulichen. Für das Brechen während der Verformung bedeutet der Or-dinatenwert 4,0 den besten Wert, d.h. ein gutes annehmbares Produkt. Für die anderen beiden Eigenschaften liegt der obere Grenzwert des guten annehmbaren Produktes bei 3,0.

Fig. 1 lb zeigt die Verformbarkeit, d.h. die Eigenschaft des plastischen Fliessens. Auf der Ordinate bedeutet 1/m das Verhältnis der Hauptteillänge 1 zur Wanddicke m am Tuben-schulterabschnitt. Je grösser dieser Wert wird, umso grösser ist die Duktilität der Verformbarkeit.

Fig. 1 lc zeigt die Herstellungsgenauigkeit des Produkts, d.h. die Ergebnisse der Auswertung, mit welcher Annäherung das Produkt gemäss der konstruktiv bzw. zeichnerisch bestimmten Form und Grösse fertiggestellt wird. Auf der Ordinate sind die Verhältnisse t'/CR und t"/CR aufgetragen, wobei CR das Spiel zwischen Gesenk und Stempel be-5 deutet, t', t" bedeutet die Enddicke des Hauptteils der Tube unmittelbar unterhalb der Schulter bzw. am Einfüllende. Wenn sich die Messwerte für diese Verhältnisse dem theoretischen Wert Eins nähern, so gibt das den Grad der Annäherung an, mit welcher Genauigkeit die Hauptteil-Wanddicke io der Tube im Endzustand den konstruktiv bzw. zeichnerisch vorgegebenen Wert erreicht.

Die Fig. 1 la bis 1 lc zeigen, dass das beste Ergebnis erhalten wird, wenn der Winkel 5 einen Wert zwischen und S2 annimmt, z.B. wenn 5 15bis25" beträgt.

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Beispiel 3

Fig. 12 zeigt, wie die Form des Gesenks die Genauigkeit des Produkts beeinflusst. Die linke Hälfte des Diagramms zeigt die Messwerte für Tuben des Standes der Technik und 20 die rechte Hälfte die Messwerte für die erfindungsgemässen Tuben.

Die Abszisse gibt den Winkel 5 des Stempelkopfes an: ö0 = 0;,

25 Sj = 15 bis 20°,

und zwar mit den Zusatzbuchstaben, die für das Gesenk gelten:

A: Übliches Gesenk 30 B: Gesenk mit Verrundung

C: Gesenk mit Verjüngung.

Die Ordinate gilt für die beiden Verhältnisse t'/CR und t"/Cr.

35 CR = Spiel zwischen Stempel und Gesenk t', t" = aktuelle Hauptteil-Wanddicke unmittelbar unter der Tubenschulter bzw. am Einfüll-Endab-schnitt.

Für jedes Verhältnis geben zwei Linien den Streubereich 40 an. Fig. 12 zeigt erstens, dass bei gleichem Gesenk (A), der erfindungsgemässe Stempel (5=Sj) einen genaueren Endzustand (Finish) liefert als der nichterfmdungsgemässe Stempel (5=S0). Fig. 12 zeigt zweitens, dass bei gleichem Winkel 51 das Gesenk (C) mit Verjüngung (taper) eine höhere Genau-45 igkeit, einen besseren Endzustand (Finishing) und eine bessere Arbeitsstabilität (work stability) mit verringerter Streuung liefert als das Gesenk (B) mit Verrundung.

Tabelle

Nr. Gesenk Stempel

(äussere Ober- (innere Oberfläche des fläche des Schulterab- Schulterabschnitts) schnitts)

Spiel Wanddicke Mittelwert t„ (|im) t] (um) (unter- von halb Schulter bis t, (um) Einfüllöffnung)

Kunststoff- Dicke am Schulterdicke abschnitt (Um) (um)

T'i

= 160°

5 = 20°

1

T,

= 140°

T2 = 140°

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26-34

30

200

800

Ii

= 2,5 mm

12 = 2 mm

T,

= 160°

5 =20°

2

Tt

= 140°

T2 = 140°

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26-34

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I.

= 2,5 mm

12 = 2 mm

T'i

= 160°

5 =20°

3

T,

= 140°

T2 = 140°

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1,

= 2,5 mm

12 = 2 mm

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Tabelle (Fortsetzung)

Nr.

Gesenk (äussere Oberfläche des Schulterabschnitts)

Stempel (innere Oberfläche des Schulterabschnitts)

Spiel t0 (um)

Wanddicke t1 (jim) (unterhalb Schulter bis Einfüliöffnung)

Mittelwert von t, (um)

Kunststoffdicke (lim)

Dicke am Schulterabschnitt (um)

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Ti

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= 160" = 140° = 2,5 mm

§ = 20 T2 = 140 12 = 2 mm

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T'i T, Ii

= 160° = 140° = 2,5 mm

S = 20° T2 = 140° 12 = 2 mm

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200

800

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T1 Ti Ii

= 160° = 140° = 2,5 mm

§ = 20° T2 = 140° 12 = 2 mm

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42-49

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250

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7

Tt

Ii

- 145° = 155° = 2,5 mm

8 = 30° T2 = 150° 12 = 2 mm

30

43-52

47

200

1000

8

T'i

Tj h

= 145° = 155° = 2,5 mm

5 = 30° T2 = 150° 12 = 2 mm

30

43-52

47

250

1000

9

R =

- 2,5 mm

8 = 20° T2 = 140° 12 = 1,5 mm

43,5

55-65

60

150

730

10

R =

= 2,5 mm

8 = 20° T2 = 140° 12 = 1,5 mm

43,5

55-65

60

250

730

11

8 = 20° T2 = 140°

40

51-61

55

150

760

12 = 2 mm

12

8 ==20° T2 = 140°

40

51-61

55

250

760

12 = 2 mm

45

50

55

60

S

3 Blatt Zeichnungen

Claims

652 052

1. Verfahren zur Herstellung einer dünnwandigen seitennahtlosen Metalltube, die ein rohrförmiges Mundstück (12) mit einer Öffnungsvorrichtung aufweist, ferner eine mit dem Mundstück (12) verbundene Tubenschulter (1), einen mit der Tubenschulter (1) verbundenen, rohrförmigen Hauptteil (2) und einen Zwischenabschnitt (3), der die Tubenschulter (1) und den Hauptteil (2) verbindet, wobei die genannten Bestandteile (12,1,2, 3) eine ununterbrochene Wand aus metallischem Material bilden und einen Innenraum zur Aufnahme des Tubeninhalts begrenzen und wobei die Wand des Hauptteils (2) in seiner Achsrichtung nahtlos ist und eine Wanddicke von 20 bis 70 Mikrometer hat, dadurch gekennzeichnet, dass

- man ein metallisches Ausgangsmaterial (30) in einer Aussparung (20) eines Gesenks (5) befestigt, die eine Seitenfläche (21), eine erste Bodenfläche (22) zur Bildung der Tubenschulter (1) und des Zwischenabschnitts (3) der Tube sowie eine zweite Bodenfläche (23) zur Bildung des Mundstückes (12) der Tube aufweist, dass

- man einen Stempel (6) in die Gesenkaussparung (20) eintreten lässt, um aus dem Ausgangsmaterial (30) die dünnwandige Metalltube (8) zu bilden, wobei der Stempel (6) einen Hauptschaft (25), einen Stempelkopf (26) und eine zwischen Hauptschaft (25) und Stempelkopf (26) angeordnete Extrudierkante (27) aufweist, die den grössten Durchmesser des Stempels (6) hat, wobei der Winkel T2 zwischen einer Parallelen zur Stempelachse und der Tangente an die Stempelkopfoberfläche durch die Extrudierkante (27) im Bereich

130o<T2<170°

liegt und dass

- man den Stempel (6) und das Gesenk (5) so angeordnet hält, dass während der Formgebung ein grösserer Abstand zwischen der Stempelkopfoberfläche und der ersten Gesenkbodenfläche (22) aufrechterhalten wird als zwischen der Stempel-Extrudierkante (27) und der Gesenk-Seitenfläche (21).

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, um die Metalltube durch einen einzigen Impaktextrusionsvorgang herzustellen, gekennzeichnet durch

- einen Stempel (6) mit einem Hauptschaft (25), einem Stempelkopf (26) und mit einer zwischen Hauptschaft (25) und Stempelkopf (26) angeordneten Extrudierkante (27), die den grössten Durchmesser des Stempels (6) hat, und

- ein Gesenk (5), das im Mittelbereich eine Aussparung (20) mit einer Seitenfläche (21) aufweist, ferner mit einer ersten Bodenfläche (22) zur Bildung der Tubenschulter (1) und des Zwischenabschnitts (3) der Tube (8) und mit einer zweiten Bodenfläche (23) zur Bildung des Mundstücks (12) der Tube (8), wobei der Winkel T2 zwischen einer Parallelen zur Stempelachse und der Tangente an die Stempelkopfoberflä-che durch die Extrudierkante im Bereich

130°<T2< 170°

liegt und wobei der Abstand zwischen der Stempelkopfoberfläche und der ersten Gesenkbodenfläche (22) grösser ist als der Abstand zwischen der Stempel-Extrudierkante (27) und der Gesenk-Seitenfläche (21), wenn der Stempel (6) an demjenigen Ende der Hubstrecke angeordnet ist, das dichter am Gesenk (5) liegt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelkopfoberfläche an der Extrudierkante beginnend eine verjüngte Form hat. (Fig. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelkopfoberfläche an der Extrudierkante beginnend eine sich aekrümmt verjüngende Form hat. (Fig. 6).

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gesenkbodenfläche (22) zur Bildung des Zwischenabschnitts (3) der Tube (8) mit einem konischen Bereich (22a) versehen ist (Fig. 4).

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gesenkbodenfläche (22) zur Bildung des Zwischenabschnitts (3) der Tube (8) mit einem gekrümmten Bereich (R) versehen ist (Fig. 3).

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verjüngte Fläche (26c) mit einer Parallelen zur Stempelachse einen Winkel (T,) von 130 bis 170° bildet (Fig. 5).

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verjüngte Fläche (26c) mit einer Parallelen zur Stempelachse einen Winkel (T2) von 140 bis 160° bildet (Fig. 5).

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (12) der Erzeugenden der verjüngten Fläche (26c) 0,5 bis 5 mm beträgt.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (12) der Erzeugenden der verjüngten Fläche (26c) 1 bis 3 mm beträgt.

11. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius 0,5 bis 3 mm beträgt.

12. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius 1 bis 2 mm beträgt.

13. Einrichtung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte Bereich (22a) mit einer Parallelen zur Stempelachse einen Winkel (Tj) von 130 bis 170° bildet.

14. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der veqüngte Bereich (22a) mit einer Parallelen zur Stempelachse einen Winkel (Tx) von 140 bis 160° bildet.

15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (lj) der Erzeugenden des verjüngten Bereichs (22a) 0,5 bis 5 mm beträgt.

16. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (lx) der Erzeugenden des veijüngten Bereichs (22a) 1 bis 3 mm beträgt.

17. Einrichtung nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius 0,5 bis 3 mm beträgt.

18. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius 1 bis 2 mm beträgt.

19. Dünnwandige Metalltube, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenabschnitt (3) zwischen der Tubenschulter (1) und dem Hauptteil (2) einen Bereich veränderlicher Dicke aufweist, in dem die Wanddicke im wesentlichen grösser ist als die des Hauptteils (2) und sich graduell ändert, welcher Bereich veränderlicher Dicke eine Form hat, die mindestens an der inneren Oberfläche des Zwischenabschnitts (3) einen geradlinig oder gekrümmt verjüngten Bereich aufweist.