CZ286217B6

CZ286217B6 - Způsob výroby duté nádoby a prstenec pro žehlení stěn při provádění tohoto způsobu výroby duté nádoby

Info

Publication number: CZ286217B6
Application number: CS19902836A
Authority: CZ
Inventors: Peter John Heyes; Stephen John Digby; Kevin Mark Ambrose; Pravin Mistry; Steven Paul Williams
Original assignee: Carnaudmetalbox Plc
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 2000-02-16
Also published as: MX173604B; JPH04500175A; WO1990014901A1; NO910470D0; ZA903857B; DD294885A5; GB8913209D0; EP0402006B1; BR9006791A; GB2234928A; GB9011499D0; NO910470L; DE69001390T2; DE69001390D1; CS283690A3; NZ233806A; AU619987B2; JP2852403B2; US5168742A; DK0402006T3

Abstract

Pro žehlení stěn a pro redukování tloušťky postranní stěny pohárku, taženého z laminátu polyesterové fólie a plechu z hliníku nebo z hliníkové slitiny, je zařízení tvořeno prstencem, kterým prochází lisovník (1), přičemž prstenec má vstupní plochu (24) ve tvaru komolého kužele, po které následuje axiálně orientovaná mezilehlá ploška (25), za níž následuje rozbíhavá výstupní plocha (26), vybíhající z uvedené mezilehlé plošky (25) v úhlu od 5.degree. do 15.degree.. Vstupní plocha (24) ve tvaru komolého kužele se sbíhá v úhlu od 1.degree. do 4.degree. ke středové ose, přičemž prstenec je vytvořen z materiálu odolného proti oděru, majícího tepelnou vodivost větší než 50 W/m.degree.C.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro žehlení stěn a pro redukování tloušťky postranní stěny pohárku, taženého z laminátu polyesterové fólie a plechu z hliníku nebo z hliníkové slitiny, přičemž zařízení je tvořeno prstencem, kterým prochází lisovník, přičemž prstenec má vstupní plochu ve tvaru komolého kužele, po které následuje axiálně orientovaná mezilehlá ploška, za níž následuje rozbíhavá výstupní plocha, vybíhající z uvedené mezilehlé plošky v úhlu od 5° do 15°.

Dosavadní stav techniky

Britská zveřejněná patentová přihláška č. 2003415A popisuje lamináty z fólie z polymemí hmoty, přilepené ke kovovému plechu, a rozebírá vlastnosti potřebné pro laminát, aby vydržel tažení a žehlení stěn. Jako jedna z těchto vlastností se uvádí, že musí být schopný opětovného tečení při teplotách od okolo 204 °C do okolo 232 °C v závislosti na konkrétní pryskyřici a podle jejích degradačních vlastností. Jako nejvýhodnější lamináty jsou uváděny fólie z PVC nebo polypropylenu, přilepené na hliník nebo ocel lepidlem, jako je polypropylen, modifikovaný anhydridem kyseliny maleinové. Taková fólie může být aplikována na oba hlavní povrchy kovu.

Alternativně je popisován laminát fólie na jednom hlavním povrchu a povlak částečně vytvrzené epoxy-fenolické pryskyřice na druhém hlavním povrchu, který se táhne a žehlí s částečně vytvrzeným povlakem na vnitřku taženého a žehleného polotovaru. Uvádí se, že během tváření nebo následně při praní, zdobení nebo vnitřním povlékání může docházet k opětovnému tečení laminátových fólií a povlaků, které může účinně napravovat a vylučovat obnažení kovu jak na vnitřku, tak na vnějšku plechovky. Takové opětovné tečení naznačuje výrazné zmenšení tloušťky postranní stěny, což potvrzuje příklad, v němž se tloušťka postranní stěny pohárku zmenšila z 0,26 mm na okolo 0,1 mm při použití tažné a žehlicí sestavy, popsané v britském patentovém spise č. 1 517 732. Práce autorů vynálezu s lamináty polyesterové fólie a plechu, jako je plech z hliníkové slitiny, ukazují, že teplo, potřebné pro vyvolání opětovného tečení, způsobí nežádoucí změnu struktury fólie.

Britské zveřejněné patentové přihlášky č. 2 092 931A a 2 092 932A popisují lisovací nástroje, v nichž se výchozí kovový polotovar s předem vytvořeným povlakem táhne do pohárku, který se poté současně táhne a žehlí pro vytvoření tělesa ve tvaru nádoby s postranní stěnou o tloušťce přibližně 0,25 mm, tj. tenčí než výchozí polotovar. Toto korekční žehlení se uděluje tím, že se pohárek osadí na držák předvýrobků, který obklopuje lisovník. Dno pohárku se tlačí proti koncové ploše kombinované lisovnice, přičemž vstup lisovníku do lisovnice zmenšuje celkový průměr pohárku proti poloměru lisovnice. Pokračující posun lisovníku posouvá nově vytvořenou postranní stěnu do části lisovnice ve tvaru komolého kužele, která se sbíhá pod úhlem v rozmezí od 1/2° do 3° pro stlačování postranní stěny předtím, než tato postranní stěna dosáhne plošku axiální délky mezi 0,025 mm a 2,25 mm. Ploška je podporována reliéfní částí a rozbíhá se ve sklonu od ní. Práce, vykonaná v takových kombinovaných lisovnicích, je větší, než se vykonává v jednotlivých tažných a žehlicích lisovnicích, takže vzniká riziko nadměrného ohřevu laminátu, taženého a žehleného v takových lisovnicích. Dále vyžaduje každý lisovací nástroj pro dosažení redukce v celkovém průměru pohárku speciální lisovník, přidržovač předvýrobků a lisovnici. V protikladu s tím může řada žehlicích prstenců nebo lisovnic, každá s menším průměrem plošky než u předchozího prstence, spolupůsobit s jediným lisovníkem a umožnit přívod chladivá ke zpracovávanému výrobku mezi prstenci.

Při použití zařízení, v němž jediný lisovník spolupůsobí s takovým postupem žehlení, autoři prováděli žehlení pohárků, vytvořených z laminátů z polyesteru a z hliníkové slitiny. Autoři

- 1 CZ 286217 B6 zjistili, zeje zapotřebí zabránit nadměrnému ohřevu na žehlicích prstencích za účelem vyloučení poškození polyesterové fólie, když se zmenšuje tloušťka postranní stěny pohárků o 10 % nebo více. Míra poškození povlaku závisí na teplotě tavení polyesterové fólie a zvětšuje se s tím, jak teplota tavení klesá.

Podstata vynálezu

Vynález přináší zařízení pro žehlení stěn a pro redukování tloušťky postranní stěny pohárku, taženého z laminátu polyesterové fólie a plechu z hliníku nebo z hliníkové slitiny, přičemž zařízení je tvořeno prstencem, kterým prochází lisovník, přičemž prstenec má vstupní plochu ve tvaru komolého kužele, po které následuje axiálně orientovaná mezilehlá ploška, za níž následuje rozbíhavá výstupní plocha, vybíhající z uvedené mezilehlé plošky v úhlu od 5° do 15°, jehož podstata spočívá v tom, že vstupní plocha ve tvaru komolého kužele se sbíhá v úhlu od 1° do 4° ke středové ose, přičemž prstenec je vytvořen z materiálu odolného proti oděru, majícího tepelnou vodivost větší než 50 W/m °C.

Podle dalšího znaku vynálezu prstenec obsahuje první rovinnou plochu, druhou rovinnou plochu, vnější obvodovou stěnu, spojující uvedené rovinné plochy, a průchod, vymezovaný sbíhavou vstupní plochou ve tvaru komolého kužele, mezilehlou ploškou a rozbíhavou výstupní plochou, přičemž axiálně uspořádaná mezilehlá ploška má délku, měřenou ve směru osy, v rozmezí od 0,25 mm do 1,25 mm. Mezilehlá ploška má s výhodou délku 0,635 mm. Vstupní plocha prstence je s výhodou nakloněna vzhledem k ose v úhlu 2°.

Podle dalšího znaku vynálezu je sbíhavá vstupní plocha prstence delší než rozbíhavá výstupní plocha.

Prstenec je podle dalšího znaku vynálezu vytvořen z materiálu, zvoleného ze skupiny, sestávající z karbidu wolframu/keramického diboridu/niklové základní hmoty karbidu wolframu v niklové a chromové základní hmotě a karbidu wolframu v kobaltové základní hmotě.

S výhodou je prstenec osazen v lisovací nástrojové sestavě, obsahující druhý žehlicí prstenec, udržovaný v odstupu od uvedeného prstence dutým distančním členem.

Při použití žehlicího prstence podle vynálezu se vytvoří pohárek z laminátu polyesterové fólie a plechu z hliníku nebo hliníkové slitiny, pohárek se nasadí na lisovník a na vnějšek pohárku se přivádí tekuté chladivo, pohárek s lisovníkem se nechá procházet prstencem pro žehlení stěny, majícím vstupní plochu ve tvaru komolého kužele, která se sbíhá pod úhlem v rozmezí od 1° do 4° k ose lisovníku do koncové v podstatě válcové plošky v délce, měřené ve směru osy lisovníku, v rozmezí od 0,25 do 1,25 mm, která vymezuje s lisovníkem radiální vůli menší, než je tloušťka postranní stěny pohárku, takže postranní stěna se ztenčuje a prodlužuje.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 schematický řez zařízením pro tažení a žehlení stěny pohárku pro výrobu tělesa plechovky, obr. 2 řez lisovníkem a žehlicím prstencem s pohárkem, procházejícím tímto prstencem, obr. 3 zvětšený detail z obr. 2 a obr. 4 detail skladby typického laminátu, z něhož se vyrábí pohárek a těleso plechovky se žehlenou stěnou.

-2CZ 286217 B6

Příklady provedení vynálezu

Bylo již vyrobeno mnoho milionů tažených plechovek s žehlenými stěnami z pocínovaného plechu nebo z hliníkové slitiny. V obou případech se pohárek a celá nástrojová sestava žehlicích prstenců mažou tekutým chladivém, obvykle směsí chladivá, ředěnou vodou. Předpokládá se, že cín na pocínovaném plechu působí jako bariérové mazivo, které brání zachycení pohárku, když je protlačován lisovníkem přes žehlicí prstence. Přítomnost nepolymemího povlaku nebo fólie na pohárku se však vyznačuje odlišnými Teologickými problémy.

Zatímco někteří výrobci plechovek používají sestavu žehlicích prstenců, rozmístěných ve vzájemném odstupu po dráze lisovníku, takže pohárek je dočasně ve dvou prstencích najednou, je podle vynálezu dávána přednost uspořádání, znázorněnému na obr. 1, protože pohárek opouští každý žehlicí prstenec předtím, než vstupuje do dalšího prstence, takže pohárek má čas mezi prstenci vychladnout.

Na obr. 1 obsahuje zařízení lisovník J (v integrované funkci tažníku a lisovníku pro žehlení, obecně označovaný jako lisovník), obklopovaný přídržnou objímkou 2 pro přidržování předvýrobku, přičemž přidržovač předvýrobku a lisovník jsou oba vratně pohyblivé podél jejich podélné osy pro spolupůsobení a lisovnicovou sestavou 3, obsahující středící prstenec 4, tažnici 5, držák 6 tažnice, první distanční člen 7, první žehlicí prstenec 8, nesený v prvním prstencovém nosiči 9, druhý distanční člen IQ, druhý žehlicí prstenec 11, nesený ve druhém prstencovém nosiči J2, třetí distanční člen 13. třetí žehlicí prstenec 14, nesený ve třetím prstencovém nosiči 5, a stahovač 16.

Když se pohárek 17, uložený na lisovníku I držáku 2 předvýrobku, pohybuje směrem k tažnici 5, spolupůsobí držák 2 s přední stranou tažnice 5 pro omezování obvodového materiálu pohárku, když lisovník J tlačí pohárek do tažnice 5.

První distanční člen 7 má délku, zajišťující, že neznázoměný tažený pohárek opouští tažnici 5 před vstupem do prvního žehlicího prstence 8. První distanční člen má radiální průchod 18, kterým prochází mazivo pro mazání a chlazení vnějšku taženého pohárku.

Po průchodu prvním žehlicím prstencem 8 vstupuje pohárek se žehlenou stěnou do druhého distančního členu 10, kde je mazivo/chladivo přiváděno z radiálního průchodu 19 předtím, než žehlený pohárek vstupuje do druhého žehlicího prstence 11. Druhý distanční člen 10 má délku schopnou zajistit, že pohárek se žehlenou stěnou opustí první žehlicí prstenec 8 dříve, než vstupuje do druhého žehlicího prstence 1_1.

Po průchodu druhým žehlicím prstencem JT je přiváděno další chladivo/mazivo z radiálního průchodu 20 do třetího distančního členu 13 před vstupem do třetího žehlicího prstence 14. Po průchodu třetím žehlicím prstencem může v případě potřeby působit lisovník na tvarovací neznázoměnou podložku pro vytváření dnového profilu dna tělesa plechovky se žehlenou stěnou. Když se lisovník vrací do výchozí polohy, znázorněné na obr. 1, volný konec tělesa plechovky narazí na stahovací prsty 16, které sejmou žehlené těleso plechovky z lisovníku. Aby se zabránilo škodě na stahovači, je obvyklé používat lisovníku, majícího prstenec 21 zmenšeného průměru, takže krajní hrana obruby stěny žehlené plechovky 22 je tlustší než je zbytek žehlené postranní stěny, jak je patrno z obr. 1.

Jedním z cílů vynálezu je použití zařízení z obr. 1 pro žehlení stěny pohárku, vyrobeného z laminátu z hliníkové slitiny a polymemí fólie. Obr. 2 ukazuje, že žehlicí prstenec 8 uděluje radiálně orientovaný tlak na postranní stěnu pohárku, když lisovník vyvíjí při svém posunu tažné zatížení na stěnový materiál 23, vynořující se z prstence. Tření na rozhraní žehlicího prstence a plechovky vyvíjí teplo, které musí být odváděno pro zabránění poškození polymemí fólie.

-3 CZ 286217 B6

Na obr. 3 má žehlicí prstenec stěny podle vynálezu sbíhavou vstupní plochu 24 ve tvaru komolého kužele s úhlem kuželovitosti A° v rozmezí od 1° do 4° vzhledem k ose prstence, dále v podstatě válcovitou mezilehlou plošku 25, a rozbíhavou výstupní plochu 26 ve tvaru komolého kužele, nakloněnou pod úhlem B° pro poskytnutí konstrukční opěry materiálu prstence a rychlé vytvoření vůle od postranní stěny materiálu. Mělký sklon vstupní plochy 24 převádí tlakové zatížení namáhání na větší plochu, takže teplo, vznikající během zvyšujícího se žehlicího účinku ve vstupu už do válcové části, může být rozptýleno do materiálu prstence. Axiální délka válcové mezilehlé plošky 25 je udržována krátká, aby se vyloučilo nepotřebné zahřívání materiálu pohárku ztrátami třením.

Při výhodném provedení má prstenec vstupní úhel A° rovný 2°, osovou délku válcové mezilehlé plošky 25 0,635 mm a výstupní úhel 6°. V typickém případě mají vstupní plocha 24 a válcová mezilehlá ploška 25 jakost povrchu 2 mikroinch CLA. Při práci se zařízením, znázorněným na obr. 1, je vůle mezi vnějším povrchem lisovníku přibližného průměru 65 mm a válcovým úsekem každého prstence v typickém případě 0,241 mm u prvního žehlicího prstence (26% ztenčení), 0,105 mm u třetího žehlicího prstence (41% ztenčení) pro zmenšení výchozí tloušťky postranní stěny 0,324 mm pohárku na tloušťku žehlené stěny 0,105 mm. Výhodná maziva/chladiva zahrnují mazivo typu GRACE 544A (20 % ve vodě) nebo STEART OILS DRAWSOL 378M2 (6 % vody) nebo QUAKER 556 (6 % ve vodě), která jsou průmyslově široce používána.

Je možné používat maziva normálně nevhodná pro tváření hliníkových plechovek, protože polymemí povlak zabraňuje kontaktu hliníku a povrchu tažnice a tvorbě jemných kovových částic. Tyto materiály mohou mít výhodu nízkého obsahu derivátů linolanu a mají příznivý účinek na organoleptické vlastnosti nádob. Jako příklad lze uvést, že mazivo QUAKER 556, používané v průmyslu pro plechovky z pocínovaného plechu ale nikoliv pro hliníkové plechovky, má velmi nízký obsah linolanu, ale uspokojivé vlastnosti z hlediska tváření hliníkových plechovek s povlakem z polyethylen-tereftalátu.

Za účelem rozptýlení tepla, vznikajícího na každém prstenci pro žehlení stěny, je žádoucí, aby každý prstenec byl vyroben z materiálu, majícího vysokou tepelnou vodivost. Autoři zjistili, že je vhodné vyrábět prstence z materiálů, sestavených do dále uváděné tabulky. Jedná se o disperzně zpevněné materiály, mající vhodnou chemickou afinitu a tepelnou vodivost větší než 50 W/m °C:

Tabulka I

Materiál

Rozmezí vodivosti (W/m °C)

Karbid wolframu/keramický diborid v niklové základní hmotě 145 až 155

Karbid wolframu v niklové a chromové základní hmotě 170 až 190

Karbid wolframu v kobaltové základní hmotě 65 až 100

Diborid wolframu a niklu v niklové a chromové základní hmotě 115 až 122

Tyto materiály byly vhodné pro výrobu běžných DWI plechovek z hliníku aDWI plechovek z hliníku s povlakem PET (polyethylen-tereftalátu).

-4CZ 286217 B6

Tabulka 2

Materiál Tepelná vodivost (W/m °C)

Částečně stabilizovaný oxid zirkoničitý 6 až 12

Alfa-nitrid křemíku - 15 až 22

Zatímco prstenec pro žehlení stěny, vyrobený z částečně stabilizovaného oxidu zirkoničitého, majícího tepelnou vodivost 12 W/m °C, byl účinný tam, kde se žehlil pocínovaný plech bez povlaku, není účinný, když se žehlí stěna z polyesterového a hliníkového laminátu vzhledem k afinitě oxidu zirkoničitého k hliníku.

Žehlicí prstenec pro žehlení stěny, vyrobený z alfa-nitridu křemíku s tepelnou vodivostí 20 W/m °C, vyvolával poškozování povlaku u hliníkové slitiny 3004 s polyesterovým povlakem, ale byl uspokojivý při tváření hliníku bez povlaku.

Tabulka 3

Typické parametry plechovek při porovnávacím hodnocení

Rychlost výroby_ tloušťka stěny plechovky

- tenkostěnná

- tlustostěnná základní hliník výška oříznuté plechovky průměr plechovky průměr pohárku chladivo výrobního zařízení průměr předvýrobku

180 až 280 plechovek za minutu

0,105 mm 0,17 mm 0,295 mm

125 mm mm 87,5 mm

DRAWSOL 919 při 3 % 137,5 mm

Obr. 4 ukazuje typický laminát hliníkového plechu a polymerní fólie, spojených na obou hlavních plochách plechu pojivou vrstvou.

Konkrétněji zjistili autoři vynálezu, že výše uvedené žehlicí prstence se hodí pro žehlení postranní stěny pohárků, vytvořených z laminátů, sestávajících z vrstev 27 polyesteru, jako je polyethylen-tereftalát v amorfním stavu, lepený vrstvou kopolyesteru 28 na obou stranách plechu 29 z hliníkové slitiny, např. slitiny č. 3004. Kopolyester 28 může být kopolyester, jako je izofitalát/tereftalát/ethylenglykol nebo alternativně tereftalát/ethylenglykol/diethylenglykol, v jejich amorfním stavu. V typickém případě je tloušťka polyesterové vrstvy 27 v rozmezí od 10 do 25 mikrometrů, vrstva kopolyesteru 28 je řádově 2 mikrometry a plech 29 z hliníkové slitiny má tloušťku okolo 300 mikrometrů. Vezmeme-li nejvyšší hodnoty z těchto mezí, bude zřejmé, že celková tloušťka 324 mikrometrů stěnového materiálu taženého pohárku 17 bude zmenšena příkladnou nástrojovou sestavou na konečnou stěnovou tloušťku plechovky okolo 105 mikrometrů. Určité pružné zpětné odskočení laminátu pro žehlení stěny povede k poněkud tlustší konečné stěně, než je vůle u konečného prstence, například o konečné tloušťce 127 mm. Pro další podrobnosti těchto výhodných polyestertereftalátových laminátů je možné se odvolat na související evropský patentový spis zveřejněná patentová přihláška EP 0312304.

-5CZ 286217 B6

Je třeba poznamenat, že zvolené vstupní úhly žehlicích prstenců zařízení podle vynálezu vyvolávají postupnou redukci tloušťky postranní stěny pro relativně dlouhé axiální vzdálenosti. Tato zvětšená tlačná povrchová plocha dovoluje výměnu tepla mezi postranní stěnou prstencového materiálu, který působí jako jímač tepla. Obr. 3 ukazuje, že toto vede k žehlicím prstencům, které mají sbíhavou vstupní plochu 24 větší axiální délky, než je axiální délka rozbíhavé výstupní plochy 26, jestliže je axiální tloušťka prstence omezená na stejnou tloušťku jako u známých žehlicích prstenců.

Byly zkoušeny žehlicí prstence, mající složený sklon na vstupu. U těchto složených prstenců předchází vstupu ve tvaru komolého kužele súhly 1° a 4° prstenec ve tvaru komolého kužele, mající větší sklon kose, například mezi 4° a 10°. Tyto složené konvexní povrchy však nepřinášejí žádný prospěch při žehlení stěn pohárků, vyrobených z laminátů polyesteru a hliníkového materiálu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro žehlení stěn a pro redukování tloušťky postranní stěny pohárku (17), taženého z laminátu polyesterové fólie a plechu z hliníku nebo z hliníkové slitiny, obsahuje prstenec (8), kterým prochází lisovník, přičemž prstenec (8) má vstupní plochu (24) ve tvaru komolého kužele, po které následuje axiálně orientovaná mezilehlá ploška (25), za níž následuje rozbíhavá výstupní plocha (26), vybíhající z uvedené mezilehlé plošky (25) v úhlu od 5° do 15°, vyznačené tím, že vstupní plocha (24) ve tvaru komolého kužele se sbíhá v úhlu od 1 ° do 4° ke středové ose, přičemž prstenec (8) je vytvořen z materiálu odolného proti oděru, majícího tepelnou vodivost větší než 50 W/m °C.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že prstenec (8) obsahuje první rovinnou plochu, druhou rovinnou plochu, vnější obvodovou stěnu, spojující uvedené rovinné plochy, a průchod, vymezovaný sbíhavou vstupní plochou (24) ve tvaru komolého kužele, mezilehlou ploškou (25) a rozbíhavou výstupní plochou (26), přičemž axiálně uspořádaná mezilehlá ploška (25) má délku, měřenou ve směru osy, v rozmezí od 0,25 mm do 1,25 mm.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že mezilehlá ploška (25) má délku ve směru středové osy o velikosti 0,635 mm.

4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačené tím, že vstupní plocha (24) prstence (8) je nakloněna vzhledem ke středové ose v úhlu 2°.

5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž4, vyznačené tím, že sbíhavá vstupní plocha (24) prstence (8) je delší než je rozbíhavá výstupní plocha (26).

6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačené tím, že prstenec (8) je vytvořen z materiálu, zvoleného ze skupiny, sestávající z karbidu wolframu/keramického diboridu/niklové základní hmoty; karbidu wolframu v niklové a chromové základní hmotě a karbidu wolframu v kobaltové základní hmotě.

7. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž6, vyznačené tím, že prstenec (8) je osazen v lisovací nástrojové sestavě, obsahující druhý žehlicí prstenec (11), udržovaný v odstupu od uvedeného prstence (8) dutým distančním členem (10).