DE69503400T2

DE69503400T2 - Verfahren zur Herstellung falznahtloser Dosen

Info

Publication number: DE69503400T2
Application number: DE69503400T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Imazu; Akira Chigasaki-Shi Kanagawa-Ken Kobayashi; Tomomi Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Kobayashi; Norihito Kawasaki-Shi Kanagawa-Ken Saiki
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2015-02-16
Also published as: EP0667193B1; TW252961B; DE69503400D1; KR100254293B1; EP0667193A1; KR950031293A; US5778722A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von nahtlosen Dosen, um Behälterkörper zu erhalten, die für die Aufnahme von kohlesäurehaltigen Getränken, Bier, Kaffee, Fruchtsäften usw. dienen.

(Beschreibung des Standes der Technik)

Es wurde ein Verfahren zum Herstellen von relativ langgezogenen, nahtlosen Dosen beschrieben, bei denen die Seitenwanddicke durch Weiterziehen eines ziehgeformten, mit einem organischen Film beschichteten Metallbechers vermindert wird. Dabei wird eine Ziehdüse mit einem kleinen Krümmungsradius an der Arbeitsecke eingesetzt (japanische offengelegte Patentanmeldungen Nr. 258822/1989 und 155419/1991). Gemäß diesem Verfahren wird die Dicke durch eine Biegedehnung vermindert. Dies wird aber von den unten beschriebenen Schwierigkeiten begleitet.
(1) Bruchgrenze: Wenn versucht wird, die Höhe der Dose durch starkes Vermindern der Dicke zu vergrößern, muß entweder ein Weichmetallrohling verwendet oder die Anzahl der Stufen des Wiederziehens erhöht werden. Im ersteren Fall verliert die nahtlose Dose ihre Einbeulfestigkeit und Druckbeständigkeit im Bodenbereich, da der Seitenwandbereich und der Bodenbereich weich werden. Im letzteren Fall steigen die Kosten für die technische Einrichtung und die Betriebskosten wegen der Zunahme der Anzahl der Verfahrensstufen.
(2) Die Dicke des Seitenwandabschnitts wird nicht gesteuert: Vom Standpunkt der Verringerung der Kosten des Materials und des Aufrechterhaltens der Festigkeit in einem Flanschabschnitt ist es wünschenswert, die Dicke des Seitenwandabschnitts derart zu steuern, daß der Hauptabschnitt der Seitenwand im allgemeinen eine gleichmäßige und verminderte Dicke aufweist sowie im Nachbarbereich des Öffnungsabschnitts eine gleichmäßige und relativ große Dicke vorliegt (siehe die Kurve des Versuchs Nr. 1 in Fig. 12). Gemäß dem bekannten Verfahren wird aber die Verteilung der Dicke des Seitenwandabschnitts in Richtung der Höhe von der Verteilung der Dicke des Seitenwandabschnitts dominiert, der in einer vorhergehenden Verfahrensstufe in Richtung der Höhe ziehgeformt wird. Auch > andere Faktoren wirken hier mit. Die Verteilung der Dicke des Seitenwandabschnitts in Richtung der Höhe kann nicht gesteuert werden, so daß die Dicke sehr uneinheitlich wird (siehe die Kurve des Versuchs Nr. 10 in Fig. 12). Aufgrund einer Anisotropie in dem Material unterliegt die Dicke ferner in Richtung des Umfangs Schwankungen bis zu einem relativ hohen Grad.
(3) Verschlechterung des organischen Films: Das Ausmaß des monoaxialen Ziehens ist so groß, daß das Einschnüren (Halsbildung) oder die Flanschbildung, die in einem nachfolgenden Schritt durchgeführt wird, zu einem Weißwerden des organischen Films oder einem ähnlichen Phänomen darin führt.
In der Druckschrift GB-A-2092985 ist ein Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose aus einem Metallbecher beschrieben, der aus einem Metallblech gebildet worden ist, dessen innere und äußere Oberfläche mit einem organischen Film beschichtet ist, wobei das Verfahren folgende Stufen umfaßt:

Coaxiales Anordnen

i. einer ringförmigen Ziehdüse mit einer horizontalen Oberfläche, einer mit der horizontalen Oberfläche kontinuierlich verbundenen ringförmigen Arbeitsoberfläche, einem Arbeitseckenbereich, der in einem Grenzbereich zwischen den beiden oben genannten Oberflächen einen kleinen Krümmungsradius aufweist, einem Streckabschnitt, der zur Innenseite hin am weitesten vorsteht und in der genannten ringförmigen Arbeitsoberfläche ausgebildet ist, sowie einer Annäherungsoberfläche, welche den Arbeitseckenbereich mit dem Streckabschnitt verbindet, der einen Annäherungswinkel α von einem halben bis drei Grad aufweist,
ii. eines ringförmigen Rohlinghalters und
iii. eines Stempels mit einem Vorderabschnitt zur Ausbildung eines Hauptabschnitts einer Wand der genannten nahtlosen Dose, wobei die ringförmige Ziehdüse einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des genannten ringförmigen Rohlinghalters sowie der Krümmungsradius Rd der genannten Arbeitsecke derart ausgewählt ist, daß dessen Verhältnis zur Dicke t&sub0; des beschichteten Metallrohlings (Rd/t&sub0;) auf einen Bereich von 4 bis 16,5 eingestellt ist,
Anordnen des Metallbechers an der ringförmigen Ziehdüse,
Einführen des ringförmigen Rohlinghalters in den Metallbecher und
Vorwärtsbewegen des Stempels von dem ringförmigen Rohlinghalter in die ringförmige Ziehdüse hinein, während der Bodenabschnitt des Metallbechers durch den Rohlinghalter an die horizontale Oberfläche der ringförmigen Ziehdüse gestoßen wird, so daß der Wandabschnitt des zu bearbeitenden Metallbechers durch den Zwischenraum zwischen der horizontalen Oberfläche der ringförmigen Ziehdüse und dem Rohlinghalter und weiter durch den Zwischenraum zwischen dem Stempel und der ringförmigen Ziehdüse hindurchgeführt wird,
wobei die Dicke des Wandabschnitts des Metallbechers durch Biegedehnung an der Arbeitsecke der ringförmigen Ziehdüse vermindert wird und dann der Hauptabschnitt der Wand durch Strecken zwischen dem Vorderabschnitt des Stempels und dem Streckabschnitt der ringförmigen Ziehdüse vermindert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen von relativ langen nahtlosen Dosen mit einem Seitenwandabschnitt mit einer verminderten Dicke aus Metallbechern, deren innere und äußere Oberfläche mit einem organischen Film beschichtet ist, wobei die Vorteile beibehalten werden, daß beim Vermindern der Dicke des Seitenwandabschnitts die Bruchgrenze verbessert und die Dickenverteilung des Seitenwandabschnitts gesteuert wird, und daß die erhaltenen nahtlosen Dosen eine Verschlechterung des organischen Films kaum erlauben, beispielsweise kein Weißwerden auftritt, wenn die Dosen der nachfolgenden Bearbeitung, z. B. dem Einschnüren oder einer ähnlichen Stufe, unterworfen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose aus einem Metallbecher bereitgestellt, der aus einem Metallblech gebildet worden ist, dessen innere und äußere Oberfläche mit einem organischen Film beschichtet ist, wobei das Verfahren folgende Stufen umfaßt:

Coaxiales Anordnen

i. einer ringförmigen Ziehdüse mit einer horizontalen Oberfläche, einer mit der horizontalen Oberfläche kontinuierlich verbundenen ringförmigen Arbeitsoberfläche, einem Arbeitseckenbereich, der im Grenzbereich zwischen den beiden vorgenannten Oberflächen einen kleinen Krümmungsradius aufweist, einem Streckabschnitt, der zur Innenseite hin am weitesten vorsteht und in der genannten ringförmigen Arbeitsoberfläche ausgebildet ist, sowie einer Annäherungsoberfläche, welche den Arbeitseckenbereich mit dem Streckabschnitt verbindet, der einen Annäherungswinkel α von 1 bis 15 Grad aufweist,
ii. eines ringförmigen Rohlinghalters und
iii. eines Stempels mit einem Vorderabschnitt zur Ausbildung eines Hauptabschnitts einer Wand der genannten nahtlosen Dose und mit einem Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser zur Ausbildung eines dicken Abschnitts, der einem Einschnüren der genannten Wand der nahtlosen Dose unterworfen wird, wobei die ringförmige Ziehdüse einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des genannten ringförmigen Rohlinghalters, und wobei der Krümmungsradius Rd der genannten Arbeitsecke derart ausgewählt ist, daß dessen Verhältnis zur Dicke t&sub0; des beschichteten Metallrohlings (Rd/t&sub0;) auf einen Bereich innerhalb von 1,0 bis 2,9 eingestellt ist,
Anordnen des Metallbechers an der ringförmigen Ziehdüse,
Einführen des ringförmigen Rohlinghalters in den Metallbecher und
Vorwärtsbewegen des Stempels von dem ringförmigen Rohlinghalter in die ringförmige Ziehdüse hinein, während der Bodenabschnitt des Metallbechers durch den Rohlinghalter an die horizontale Oberfläche der ringförmigen Ziehdüse gestoßen wird, so daß der Wandabschnitt des zu bearbeitenden Metallbechers durch den Zwischenraum zwischen der horizontalen Oberfläche der ringförmigen Ziehdüse und dem Rohlinghalter und weiter durch den Zwischenraum zwischen dem Stempel und der ringförmigen Ziehdüse hindurchgeführt wird,
wobei die Dicke des Wandabschnitts des Metallbechers durch Biegedehnung an der Arbeitsecke der ringförmigen Ziehdüse vermindert wird und dann der Hauptabschnitt der Wand durch Strecken zwischen dem Vorderabschnitt des Stempels und dem Streckabschnitt der ringförmigen Ziehdüse vermindert wird sowie der dicke Abschnitt der einzuschnürenden Wand durch Strecken zwischen dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt des Stempels und dem Streckabschnitt der ringförmigen Ziehdüse mit einem Streckverhältnis von mindestens 5%, vorzugsweise von 10 bis 40%, vermindert wird, während der Wandabschnitt nach der Biegedehnung mit der Annäherungsoberfläche in Kontakt steht.
Der in der ringförmigen Arbeitsoberfläche der ringförmigen Ziehdüse gebildete Streckabschnitt ist ein Abschnitt, der zur Innenseite hin am weitesten vorsteht. Dieser Abschnitt minimiert den Zwischenraum bezüglich des Stempels, der durch die ringförmige Ziehdüse hindurchtritt, und bewirkt das Strecken im Zusammenwirken mit dem Stempel. Deshalb wird das Streckverhältnis durch die folgende Beziehung ausgedrückt.
Darin bedeuten t&sub2; die Dicke des Wandabschnitts des zu bearbeitenden Materials, das durch die Arbeitsecke einer Biegedehnung unterworfen wird, und t&sub3; den Zwischenraum zwischen dem Streckabschnitt und dem Stempel.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der einzuschnürende Abschnitt der nahtlosen Dose mit einem Streckverhältnis von mindestens 5%, vorzugsweise von 10 bis 40%, gestreckt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Darstellung, welche die Stufen zum Herstellen einer nahtlosen Dose der vorliegenden Erfindung aus einem Rohling erläutert;
Fig. 2 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts eines Behälterkörpers der nahtlosen Dose 20;
Fig. 3 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts, der einen Zustand erläutert, bei dem die nahtlose Dose 20 der Fig. 1 durch einen einzigen Hub gebildet wird;
Fig. 4 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts, der den Abschnitt A der Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab erläutert;
Fig. 5 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts, der den Zustand des Bezugsbeispiels unmittelbar nach der Bildung der nahtlosen Dose 20 erläutert;
Fig. 6 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts einer anderen nahtlosen Dose, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 7 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts des Abschnitts A in Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab, wenn die Ziehdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung benutzt wird;
Fig. 8 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts des Abschnitts A in Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab, wenn die Ziehdüse gemäß einer vierten Ausführungsform benutzt wird;
Fig. 9 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts des Abschnitts A in Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab, wenn die Ziehdüse gemäß einer fünften Ausführungsform benutzt wird;
Fig. 10 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts des Abschnitts A in Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab, wenn die Ziehdüse gemäß einer sechsten Ausführungsform benutzt wird;
Fig. 11 ist die Ansicht eines Vertikalschnitts der nahtlosen Dose gemäß der zweiten Ausführungsform, die sich von der nahtlosen Dose 20 der Fig. 1 unterscheidet;
Fig. 12 ist eine Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Höhe vom Dosenboden aus und der Dicke des tonnenförmigen Abschnitts erläutert, wobei die nahtlose Dose, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und eine nahtlose Dose eines Vergleichsbeispiels verwendet werden;
Fig. 13 ist eine Darstellung, welche die Arbeitsstufen zum Herstellen von nahtlosen Dosen durch das Verfahren der internen/externen Stufe erläutert; und
Fig. 14 ist eine Darstellung einer nahtlosen Dose, die durch das Verfahren gemäß der Fig. 13 erhalten worden ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Wandbereich des zu bearbeitenden Metallbechers hinsichtlich seiner Dicke durch Biegedehnung an einer Arbeitsecke vermindert und dann für ein weiteres Reduzieren der Dicke gestreckt. Insbesondere wird der in einer nachfolgenden Stufe einem Einschnüren unterworfene Abschnitt mit einem Streckverhältnis von mindestens 5 gestreckt.
Während der Biegedehnung wird auf die Wand des zu bearbeitenden Materials in der Längsrichtung der Wand (entspricht der Höhe der Seitenwand der gebildeten nahtlosen Dose) eine Kraft ausgeübt. Andererseits wird während des Streckens auf die Wand des zu bearbeitenden Materials in Richtung der Wanddicke eine Kraft ausgeübt. Im allgemeinen trägt das Strecken zu einer Verbesserung der Bruchgrenze bei. Gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der das Strecken nach der Biegedehnung, worin die Kraft in einer unterschiedlichen Richtung ausgeübt wird, durchgeführt wird, wirken die zwei Kräfte synergistisch zusammen und ermöglichen ein starkes Vermindern der Dicke. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es deshalb möglich, eine relativ lange nahtlose Dose mit einem Verhältnis Höhe/Durchmesser von über 1 herzustellen.
Ferner wird während des Streckens der Wandabschnitt des zu bearbeitenden Materials beim Hindurchtreten durch einen Zwischenraum zwischen dem Stempel und dem Streckabschnitt gestreckt und in seiner Dicke vermindert, die im wesentlichen gleich der Breite des Zwischenraums wird. Durch Einstellen der Breite des Zwischenraums in Richtung der Höhe während des Streckens wird deshalb die Dicke der Seitenwand der erhalten nahtlosen Dose in Richtung der Dicke eingestellt (siehe die Kurve des Versuchs Nr. 1 in Fig. 12). Durch Einstellen der Breite des Zwischenraums auf einen konstanten Wert im Umfangsrichtung kann ferner die Dicke des Seitenwandabschnitts in der Umfangsrichtung vereinheitlicht werden.
Der organische Film wird in seiner Dicke vermindert, wenn er durch das Wiederziehen in Richtung der Höhe monoaxial gezogen wird. Während des Streckens wird der organische Film jedoch in seiner Dicke reduziert, während er in Richtung seiner Dicke einen Oberflächendruck erhält. Deshalb wird im Unterschied zu dem Fall, in dem nur das Wiederziehen durchgeführt wird, die Dickenverteilung des Seitenwandabschnitts der erhaltenen nahtlosen Dose vereinheitlicht. Somit wird zum Zeitpunkt des Einschnürens oder der Flanschbildung eine örtliche Unebenheit oder Verformung unterdrückt und der organische Film wird nicht verschlechtert, beispielsweise durch Weißwerden. Außerdem wird der organische Film durch das Strecken glatt und verbessert die Bedruckbarkeit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner bevorzugt, daß die Oberflächentemperatur Td der ringförmigen Ziehdüse, die während des Formvorgangs mit dem Wandabschnitt des zu bearbeitenden Materials in Kontakt kommt, die Oberflächentemperatur Ts des Rohlinghalterabschnitts, welcher der horizontalen Oberfläche der ringförmigen Ziehdüse gegenüber liegt, und die Oberflächentemperatur Tp des Stempels unmittelbar nach seinem Entfernen, von der nahtlosen Dose, die durch den Formvorgang gebildet worden ist, in einen Bereich gelegt werden, der nicht höher als die Glasübergangstemperatur des organischen Films Tg + 50ºC, aber auch nicht unter 10ºC liegt. Innerhalb des vorgenannten Temperaturbereichs ist der Gleitreibungswiderstand zwischen den Werkzeugen und dem organischen Film relativ gering, wodurch der organische Film wirksam davor geschützt wird, durch den Reibungswiderstand zu brechen, und nach dem Formvorgang kann der Stempel leicht aus der nahtlosen Dose herausgezogen werden. Wenn beispielsweise die Oberflächentemperaturen der Werkzeuge über dem vorgenannten Bereich liegen, erweicht der organische Film während des Formens. Insbesondere wird der organische Film während des Streckens an der Außenoberfläche abgeschabt oder haftet an der Innenoberfläche an dem Stempel und bricht, wenn der Stempel aus der nahtlosen Dose entfernt wird. Andererseits, wenn die Oberflächentemperaturen unter dem vorgenannten Bereich liegen, nimmt der Gleitreibungswiderstand derart zu, daß der Wandabschnitt zum Brechen neigt oder der Stempel nur mit Schwierigkeit entfernt werden kann.
Die Oberflächentemperaturen der Werkzeuge können dadurch eingestellt werden, daß die Werkzeuge vor dem Durchführen des Formungsvorgangs erhitzt werden, und dadurch, daß unmittelbar vor dem Beginn des Formungsvorgang vom Erhitzen zum Kühlen übergegangen wird, sowie dadurch, daß das Kühlen selbst während des Formungsvorgangs fortgesetzt wird. Das heißt, es wird auf die Abschnitte, in denen das zu bearbeitende Material während des Formungsvorgangs mit den Werkzeugen in Berührung kommt, eine sehr große Kraft ausgeübt, die Werkzeuge werden durch die Reibungswärme oder durch die Bearbeitungswärme des Materials erhitzt und die Temperaturen der Werkzeuge erhöhen sich allmählich mit dem Wiederholen des Formungsvorgangs. Bei dem vorgenannten Kühlen der Werkzeuge während des Formungsvorgangs ist es jedoch möglich, ein Ansteigen der Temperatur zu verhindern und die Temperaturen der Werkzeuge dahingehend zu steuern, daß sie innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs liegen.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.
Gemäß Fig. 1, die schematisch eine Stufe zum Herstellen einer nahtlosen Dose aus einem mit einem organischen Film beschichteten Metallblech erläutert, wird das beschichtete Metallblech 10 einem Ziehen unterworfen, das an sich bekannt ist, um einen durch Vorziehen gebildeten Becher 13 herzustellen, der dann dem bekannten dickenreduzierenden Wiederziehen unterworfen wird, das beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 258822/1989 beschrieben ist, um einen durch Wiederziehen gebildeten Becher 5 zu erhalten. Der durch Wiederziehen gebildete Becher 5 weist eine Bodenwand 5a und eine Seitenwand 5b sowie einen Flanschabschnitt 5c am Oberende er Seitenwand 5b auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen eine nahtlose Dose 20 durch Einsatz des durch Vorziehen gebildeten Bechers 13 oder des durch Wiederziehen gebildeten Bechers 5 hergestellt. Bei der nahtlosen Dose 20, die in Fig. 1 dargestellt ist, wurden ein dicker Abschnitt 20b am Oberende (an der Seite des Öffnungsabschnitts) eines Hauptabschnitts 20a der Seitenwand und ferner ein Flansch 20c an einem Oberendabschnitt hiervon ausgebildet.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte nahtlose Dose 20 wird dann einer nachfolgenden Bearbeitung unterworfen sowie in einen Behälterkörper 21 gemäß Fig. 2 überführt und dann für den praktischen Zweck eingesetzt, bei dem die Dose mit ihrem Inhalt gefüllt und einem Verschluß versehen wird. Durch Wölben der nahtlosen Dose 20 werden ein Fußabschnitt 21a und ein gewölbter Abschnitt 21b am Boden des Behälterkörpers 21 gebildet. Der Flansch 20c wird zugeschnitten, und aufgrund des Einschnürens und der Flanschbildung am Oberendenabschnitt wird an der Unterseite des Flansches 21d ein eingeschnürter Abschnitt 21c mit einem verminderten Durchmesser ausgebildet.

(Beschichtetes Metallblech)

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das beschichtete Metallblech (Rohling) 10, das bezüglich des Materials ein Basisbestandteil der nahtlosen Dose 20 ist, an beiden Ober flächen eines Metallblechs 11 für Dosen einen organischen Film 12 auf.
Beispiele für das Metallblech 11 für Dosen sind zinnfreies Stahlblech, mit Zinn plattiertes Stahlblech, elektrolytisch mit Zink plattiertes Stahlblech, mit Nickel plattiertes Stahlblech, dünnes Blech aus Aluminium (Legierung) und ähnliche Bleche mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5 mm. Die Bleche werden in Abhängigkeit von den Anwendungsgebieten und den Größen der Dosen verwendet.
Als organischer Film 12 kann ein ungereckter oder biaxial gereckter Film eines thermoplastischen Kunststoffs verwendet werden. Dieser ist beispielsweise ein Olefinharz, wie Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Ethylen- Vinylacetat-Copolymer, Ethylen-Acrylester-Copolymer, Ionomer, Polyester, wie Polybutylenterephthalat, Polyamid, wie Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 11 oder Nylon 12, oder Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid usw. Diese Filme können durch Aufbringen einer heißen Schmelze auf das Metallblech 11, durch Trockenlaminieren, Extrusionsbeschichten und ähnliche Methoden hergestellt werden. Der organische Film 12 kann eine einzige Schicht eines dieser Filme oder eine Mehrzahl von Schichten solcher Filme umfassen. Wenn der organische Film 12 diese Filme aufweist, hat er normalerweise eine Dicke von 3 bis 50 um. Wenn der Film auf das Metallblech 11 für Dosen auflaminiert wird, kann ferner ein Klebstoff benutzt werden, beispielsweise ein Urethan-Klebstoff, Epoxy-Klebstoff, säuremodifizierter Olefinharz-Klebstoff, Copolyamid-Klebstoff oder Copolyester-Klebstoff. Die Dicke der Klebstoffschicht liegt im allgemeinen bei etwa 0,1 bis 5,0 um.
Zusätzlich zur Verwendung der vorgenannten Filme kann der organische Film 12 ferner durch Beschichten des Metallblechs 11 für Dosen mit mindestens einem von verschiedenen thermoplastischen Anstrichmitteln oder wärmehärtenden Anstrich mitteln und nachfolgendes Trocknen ausgebildet werden. Geeignete Beispiele der Anstrichmittel sind modifizierte Epoxy- Anstrichmittel, wie Phenolepoxy- und Aminoepoxy-Anstrichmittel, ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer-Anstrichmittel, ein verseiftes Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer- Anstrichmittel, ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymer-Anstrichmittel, ein mit Epoxy, Epoxyamino oder Epoxyphenol modifiziertes Vinyl-Anstrichmittel, ein Acryl-Anstrichmittel, ein Synthetikkautschuk-Anstrichmittel, wie ein Styrol-Butadien-Copolymer-Anstrichmittel usw. Der aus diesen Anstrichmitteln hergestellte organische Film 12 hat eine Dicke von im allgemeinen etwa 2 bis etwa 30 um (Trockendicke des Films).

(Herstellung der nahtlosen Dosen)

Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird die nahtlose Dose 20 durch Einsatz von beispielsweise des oben genannten, durch Wiederziehen gebildeten Bechers 5 oder des oben genannten durch Vorziehen gebildeten Bechers 13 hergestellt. Hier ist es jedoch erwünscht, verschiedene Schmiermittel auf den durch Wiederziehen gebildeten Becher 5 oder einen ähnlichen Becher aufzubringen, bevor das Formen durchgeführt wird. Bevorzugte Beispiele der Schmiermittel sind jene, die keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Nahrungsmittelhygiene verursachen und durch Erhitzen auf etwa 200ºC leicht verflüchtigt und entfernt werden können, wie flüssiges Paraffin, synthetisches Paraffin, weiße Vaseline, Speiseöl, hydriertes Speiseöl, Palmöl, verschiedene natürliche Wachse, Polyethylen-Wachs usw. Die Menge des Auftrags liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 10 mg/dm².
Fig. 3 erläutert eine Stufe zur Durchführung der Biegedehnung unter Dickenreduzierung sowie des Streckens durch einen einzigen Hub gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 erläutert einen Hauptabschnitt hiervon in einem vergrößerten Maßstab, und Fig. 5 zeigt den Zustand, wenn das Formen beendet ist.
In den Fig. 3 bis 5 werden ein Stempel 1, ein Rohlinghalter 2 und eine ringförmige Ziehdüse 3 als Hauptwerkzeuge für das Formen eingesetzt.
Der Stempel 1 wird durch eine (nicht dargestellte) Stempelplatte gehalten. Der Rohlinghalter 2 ist in dem (nicht dargestellten) oberen Düsenschuh konzentrisch mit dem Stempel 1 vorgesehen und umgibt diesen, wobei ein schmaler Zwischenraum 8 (siehe Fig. 4) beibehalten wird. Der Stempel 1 und der Rohlinghalter 2 sind derart eingerichtet, daß ein Auf- und Abwärtsbewegen erfolgt, und zwar gemäß einem vorgegebenen Zeitplan, der auf einem Mechanismus, beispielsweise auf einem (nicht dargestellten) Kurbelmechanismus oder ähnlichem beruht. Die ringförmige Ziehdüse 3 ist konzentrisch zu dem Stempel 1 angeordnet und wird über einen Ziehdüsenhalter 4 in dem (nicht dargestellten) unteren Düsenschuh bereitgestellt.
An dem flachen Oberflächenabschnitt 3a der ringförmigen Ziehdüse 3 ist ein ringförmiges Biegeelement 6 konzentrisch zu dem Stempel 1 befestigt. Beim Formen des durch Wiederziehen gebildeten Bechers 5 durch Antreiben des Stempels 1 bildet der ringförmige Biegeabschnitt 6 im unteren Bereich der Seitenwand 5b des Bechers 5 aufgrund des kontinuierlichen Biegens einen Abschnitt mit vermindertem Durchmesser. Somit kann die Seitenwand 5b glatt in den Formungsbereich eingeführt werden und die Biegedehnung kann wirksam durchgeführt werden.
In einem solchen Zustand weist der Stempel 1 einen Vorderabschnitt 1a und einen Abschnitt 1b mit einem kleinen Durchmesser, der kontinuierlich über einen verjüngten Abschnitt 1b&sub1; mit dem Vorderabschnitt 1a verbunden ist, auf. Das heißt, der Vorderabschnitt 1a soll den Hauptabschnitt 20a der nahtlosen Dose 20 gemäß Fig. 1 und der Abschnitt 1b mit dem kleinen Durchmesser soll den dicken Abschnitt 20b der nahtlosen Dose 20 ausbilden.
Der Rohlinghalter 2 hat eine zylindrische Außenumfangsoberfläche 2f mit einem Außendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des durch Wiederziehen gebildeten Bechers 5 entspricht, und ist mit einer flachen Halteoberfläche 2a in seinem oberen Bereich versehen. Wie Fig. 4 am besten zeigt, schließt sich an den Endabschnitt an der Außenseite der Halteoberfläche 2a kontinuierlich ein gekrümmter Abschnitt 2b, ein kurzer zylindrischer Abschnitt 2c und ein geneigter Abschnitt 2d, der sich nach oben zur Außenseite hin erstreckt und eine Neigung aufweist, an. Der geneigte Abschnitt 2d schließt sich kontinuierlich an die Außenumfangsoberfläche 2f über einen gekrümmten Abschnitt 2e an (Fig. 3). Der kurze zylindrische Abschnitt 2c und der geneigte Abschnitt 2d bilden zusammen einen Ausnehmungsabschnitt 2g mit einer Stufe. Wie man aus einer solchen Form des Rohlinghalters leicht entnimmt, weist der untere Abschnitt des Rohlinghalters 2 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als jener der Außenumfangsoberfläche 2f, und zwar derart, daß der Rohlinghalter 2 in den zu formenden, durch Wiederziehen gebildeten Becher 5 eingesetzt werden kann.
Das ringförmige Biegeelement 6 ist derart angeordnet, daß es den Rohlinghalter 2 umgibt, der in den durch Wiederziehen gebildeten Becher 5 eingeführt wird. Ein Abschnitt 6a, welcher dem Ausnehmungsabschnitt 2g entspricht, ist gekrümmt und ein Zwischenraum 9 zwischen dem gekrümmten Abschnitt 6a und dem Ausnehmungsabschnitt 2g wird derart eingestellt, daß er etwas größer als die Dicke (t&sub1;) der Seitenwand 5b des zu formenden Bechers 5 ist.
Die ringförmige Ziehdüse 3 weist den flachen und horizontalen Oberflächenabschnitt 3a und eine ringförmige Arbeitsober fläche 50 auf (Fig. 3). Diese Oberflächen sind kontinuierlich über eine Arbeitsecke 3b mit einem kleinen Krümmungsradius Rd miteinander verbunden. Die ringförmige Arbeitsoberfläche 50 bildet einen Hohlraum 7, der es gestattet, daß der Stempel 1 eingeführt oder entfernt wird. An der ringförmigen Arbeitsoberfläche 50 ist ferner ein Streckabschnitt 3g ausgebildet. Mit dem Streckabschnitt 3g ist eine Austrittsoberfläche 3e mit einem Verjüngungswinkel β bezüglich der Achse kontinuierlich verbunden, und mit der Austrittsoberfläche 3e ist eine Umfangsoberfläche 3f mit einer kegelstumpfförmigen Gestalt kontinuierlich verbunden. Der Streckabschnitt 3g soll das Strecken im Zusammenwirken mit dem Stempel 1 durchführen und steht unvermeidlich an der ringförmigen Arbeitsoberfläche 50 am weitesten vor.
Durch Einsatz der vorgenannten Formwerkzeuge wird der durch Wiederziehen gebildete Becher 5 geformt, wie unten beschrieben wird.
Zuerst wird der mit einem Schmiermittel beschichtete Becher 5 an der ringförmigen Ziehdüse 4 oder an dem gekrümmten Abschnitt 6a des ringförmigen Biegeelements 6 gehalten.
In diesem Zustand wird der Rohlinghalter 2 in den Becher 5 eingeführt, und der Stempel 1 wird in den Hohlraum 7 der ringförmigen Ziehdüse 3 vorwärtsbewegt (Fig. 3). Wenn der Rohlinghalter 2 eingeführt wird, wird die Seitenwand 5b des Bechers 5 einem wiederholten Biegen unterworfen, beispielsweise einem Biegen nach innen entlang des gekrümmten Abschnitts 2e, einem umgekehrten Biegen entlang des gekrümmten Abschnitts 6a und einem Biegen nach innen entlang des gekrümmten Abschnitts 2b in der erwähnten Reihenfolge entsprechend dem Rohlinghalter und dem ringförmigen Biegeelement 6.
Wenn der Stempel 1 in den Hohlraum 7 eingeführt wird, wird ferner die Seitenwand 5b durch den Stempel 1 gezogen und tritt durch die Arbeitsecke 3b sowie den Streckabschnitt 3b&sub1; hindurch, wobei sie kontinuierlich dem vorgenannten Biegen unterworfen wird und durch den Rohlinghalter 2 an den flachen Oberflächenbereich 3a der ringförmigen Ziehdüse 3 in einem solchen Ausmaß gedrückt wird, daß keine Falten entstehen.
Beim Passieren der Arbeitsecke 3b wird die Seitenwand 5b dem vorgenannten wiederholten Biegen und wegen der Rohlinghaltekraft einer relativ großen umgekehrten Zugkraft unterworfen. Ferner wird die Seitenwand einem starken Biegen und aufgrund eines Zugs einer Biegedehnung unterworfen. Sie wird dann durch einen Zwischenraum 15 mit einer Breite von t&sub3;, der durch den Streckabschnitt 3b&sub1; und den Stempel 1 festgelegt ist, hindurchgeführt, so daß das Strecken erfolgt. Das heißt, die Seitenwand wird dem Strecken unterworfen, bis ihre Innenoberfläche in Kontakt mit dem Stempel 1 kommt, so daß nach einem Kontakt mit dem Stempel 1 in einem Kontaktabschnitt 5x die Dicke von t&sub1; auf t&sub2; reduziert wird. Die Seitenwand wird dem Strecken unterworfen, so daß die Dicke in dem Streckabschnitt 3b&sub1; weiter auf t&sub3; vermindert wird. Das Streckverhältnis wird durch die folgende Beziehung ausgedrückt:
Ferner wird das Streckverhältnis beim Dickenreduzieren durch Biegedehnung durch die folgende Beziehung ausgedrückt:
Der Zwischenraum t&sub3; zwischen dem Streckabschnitt 3b&sub1; und dem Stempel 1 entspricht der Dicke der Seitenwand der nahtlosen Dose 20, die geformt werden soll. Beispielsweise legt ein Zwischenraum bezüglich des Abschnitts 1a des Stempels die Dicke des Hauptabschnitts 20a und ein Zwischenraum bezüglich des Abschnitts 1b des Stempels die Dicke des Dickenabschnitts 20b fest. Das heißt, der Stempel 1 bewegt sich aus dem in Fig. 3 gezeigten Zustand vorwärts, und der Flanschabschnitt 20c, der dem Flanschabschnitt 5c des Bechers 5 entspricht, kommt an den flachen Oberflächenabschnitt 3a der ringförmigen Ziehdüse 3, wie in Fig. 5 gezeigt wird, um das Formen zu vervollständigen. Das heißt, die nahtlose Dose 20 wird mit dem Hauptabschnitt 20a, dessen Dicke stark vermindert ist, und mit dem dicken Abschnitt 20b mit einer relativ großen Dicke im oberen Bereich gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt (der dicke Abschnitt 20b) der nahtlosen Dose, die dem Einschnüren unterworfen wird, um mindestens 5% gestreckt, vorzugsweise um 10 bis 40%. Wenn das Streckverhältnis in diesem Abschnitt kleiner als 5% ist, wird die Dicke in diesem Abschnitt nicht einheitlich und der organische Film 12 verschlechtert sich, beispielsweise durch Weißwerden oder ähnliches.
Der Stempel 1 im Zustand gemäß Fig. 5 wird entfernt, wie unten beschrieben wird. Die Ziehdüse 3 wird vom Bodenabschnitt 20d der nahtlosen Dose 20 mit dem befestigten Rohlinghalter 2 abgesenkt, und gleichzeitig wird der Stempel 1 angehoben, während Luft 16 durch das in dem Stempel 1 gebildete Luftführungsloch 1c hindurchgeblasen wird. Während des Anhebens des Stempels 1 wird der Flanschabschnitt 20c der nahtlosen Dose 20 durch den Rohlinghalter 2 gehalten und bleibt in der gezeigten Position, die es erlaubt, den Stempel 1 aus der nahtlosen Dose 20 zu entfernen.
Der Grad der Dickenverminderung durch Biegedehnung nimmt mit der Abnahme des Krümmungsradius Rd der Arbeitsecke 3b der Ziehdüse 3 zu.
Der Krümmungsradius Rd wird so eingestellt, daß sein Verhältnis bezüglich der Dicke t&sub0; des beschichteten Metallblechs 10 (siehe Fig. 1), das heißt Rd/t&sub0;, innerhalb eines Bereichs von 1 bis 2,9 liegt. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 1 ist, wird das Ausmaß der Biegedehnung so groß, daß die Seitenwand leicht bricht. Wenn andererseits dieses Verhältnis größer als 2,9 ist, wird es schwierig, die Dicke auf ein ausreichendes Ausmaß zu reduzieren.
In den Fig. 3 bis 5 kann ferner der Streckbereich 3g eine Umfangslinie sein oder eine Breite in axialer Richtung von der Umfangslinie aus aufweisen, wie in der Seitenquerschnittsansicht von Fig. 4 gezeigt wird. Im allgemeinen soll diese Breite nicht größer als 5 mm sein. In diesem Fall ist die Kontaktbreite zwischen der Ziehdüse 3 und dem Stempel 1 während des Streckens kurz, und der Stempel 1 kann leicht entfernt werden.
Die Austrittsoberfläche 3e wird mit einem kontinuierlichen Übergang zum Streckabschnitt 3g ausgebildet. Mit der Austrittsoberfläche 3e kann die nahtlose Dose 20, die hergestellt worden ist, leicht von der Ziehdüse 3 abgenommen werden. Es ist erwünscht, daß der Austrittswinkel β der Austrittsoberfläche 3e bezüglich der Achse der Ziehdüse 3 im allgemeinen kleiner als 5º ist. Wenn der Abziehwinkel β 5º überschreitet, neigt der auf der Oberfläche der nahtlosen Dose 20 gebildete organische Film 12 dazu, abgeschabt zu werden, wenn die nahtlose Dose 20 entfernt wird. Fig. 4 zeigt den Abziehwinkel β unter der Annahme, daß die Außenoberfläche des Wandabschnitts 5b nach dem Strecken parallel zur Achse ausgerichtet ist.
Es ist erwünscht, daß die Oberflächentemperatur Td der Abschnitte der Ziehdüse 3, die mit der Seitenwand 5b in Berührung kommen, das heißt, die Oberflächentemperatur Td des flachen Oberflächenabschnitts 3a und der Arbeitsecke 3b, während des Formens nicht oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg + 50ºC des organischen Films 12, aber auch nicht unterhalb 10ºC, vorzugsweise nicht über Tg + 30ºC und auch nicht unter 15ºC, liegt. Wenn die Oberflächentemperatur über Tg + 50ºC liegt, weist der organische Film 12 einen erhöhten Gleitreibungskoeffizienten auf und wird weich. Deshalb wird während des Formens und insbesondere während des Streckens der organische Film 12 an der Außenoberfläche abgeschabt, was es schwierig macht, zufriedenstellende Produkte zu erhalten. Wenn andererseits die Temperatur unter 10ºC liegt, neigt der tonnenförmige Teil zum Brechen, wahrscheinlich wegen des erhöhten Gleitreibungswiderstands zwischen der Ziehdüse 3 und insbesondere dem flachen Oberflächenabschnitt 3a und dem organischen Film 12 an der Außenoberfläche. Aus dem gleichen Grund ist es wünschenswert, daß die Oberflächentemperatur Ts auf der Halteoberfläche 2a des Rohlinghalters 2 nicht oberhalb der Glasübergangstemperatur Tg + 50ºC des organischen Films 12, aber auch nicht unter 20ºC, vorzugsweise nicht über Tg + 30ºC und nicht unter 15ºC, liegt.
Es ist wünschenswert, daß die Oberflächentemperatur Tp des Stempels unmittelbar nach seinem Entfernen nicht über der Glasübergangstemperatur Tg + 50ºC des organischen Films 12 und auch nicht unter 10ºC, vorzugsweise nicht über Tg + 30ºC und nicht unter 15ºC, liegt. Wenn die Oberflächentemperatur über Tg + 50ºC ist, weist der Film einen erhöhten Gleitreibungskoeffizienten auf und ist weich. Wenn deshalb der Stempel 1 von der nahtlosen Dose 20 entfernt wird, wird der organische Film 12 auf der Innenoberfläche abgeschabt und macht es schwierig, zufriedenstellende Produkte zu erhalten. Wenn andererseits die Oberflächentemperatur unter 10ºC liegt, kann der Stempel 1 wegen eines erhöhten Gleitreibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des Stempels 1 und dem organischen Film 12 nur schwierig entfernt werden.
Im allgemeinen werden die nahtlosen Dosen 20 unter Einsatz einer Übertragungspresse kontinuierlich hergestellt. In diesem Fall wird das folgende Verfahren vorzugsweise angewandt, damit die Oberflächentemperaturen Td, Ts und Tp der Ziehdüse 3, des Rohlinghalters 2 und des Stempels 1 innerhalb des vorgenannten Temperaturbereichs liegen.
In der Ziehdüse 3, dem Rohlinghalter 2 und dem Stempel 1 sind (nicht dargestellte) Durchgangslöcher ausgebildet. Vor dem Beginn des Formungsvorgangs läßt man heißes Wasser (das vorzugsweise auf 40 bis 85ºC gehalten wird) durch die Ziehdüse 3 hindurchströmen. Unmittelbar vor dem Beginn des Formvorgangs wird das heiße Wasser durch kaltes Wasser (mit etwa 5 bis 30ºC, vorzugsweise etwa 12 bis 18ºC) ersetzt und man läßt das kalte Wasser kontinuierlich während des Formungsvorgangs fließen. Das heißt, vor dem Beginn des Formungsvorgangs wird heißes Wasser zugeführt, um die Ziehdüse 3, den Rohlinghalter 2 und den Stempel 1 zu erhitzen, um Oberflächentemperaturen Td, Ts und Tp einzustellen, die nicht unter 10ºC liegen. Nach dem Beginn des Formens steigen die Oberflächentemperaturen Td, Ts und Tp aufgrund der Bearbeitungswärme und der Reibungswärme. Um einen Temperaturanstieg zu unterdrücken und die Temperaturen Td, Ts und Tp auf Werten von nicht über Tg + 50ºC zu halten, läßt man das kalte Wasser durch die Ziehdüse 3, den Rohlinghalter 2 und den Stempel 1 fließen.
Wie oben beschrieben, ist das Verfahren mit der Biegedehnung und dem Strecken durch einen einzigen Hub wirtschaftlich sehr vorteilhaft, da es aufgrund der wechselseitigen Wirkung von Bearbeitungskräften, die in verschiedenen Richtungen wirken, die Bruchgrenze verbessert, die Stufen vereinfacht und die Werkzeugkosten vermindert.
Das Herstellungsverfahren, welches in den Fig. 3 bis 5 gezeigt wird, betraf den Fall des Herstellens von nahtlosen Dosen 20 mit einer Seitenwand (einem tonnenförmigen Abschnitt), deren oberer Abschnitt dick ausgebildet ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Dieses Verfahren kann jedoch auch der Herstellung von nahtlosen Dosen 20', wie in Fig. 6 gezeigt, angepaßt werden. Bei dieser nehtlosen Dose 20' ist der Mittelbereich 20'a&sub1; des tonenförmigen Teils 20'a über etwa ein Drittel der Höhe dick ausgebildet. Die nahtlose Dose 20' kann durch das Verfahren in der ganz gleichen Weise hergestellt werden wie im Falle des Verfahrens gemäß den Fig. 3 bis 5, mit der Ausnahme, daß ein Abschnitt entsprechend dem dicken Abschnitt 20'a&sub1; mit einem kleinen Durchmesser versehen wird. Die nahtlose Dose 20' dieser Art hat in dem tonnenförmigen Abschnitt 20'a eine relativ große Einbeulfestigkeit und ist dem sogenannten Eindosen mit negativem Druck angepaßt, bei dem der Druck negativ wird. Selbst in diesem Fall wird der Abschnitt (der Abschnitt, welcher höher liegt als 20'a&sub1;), der dem Einschnüren unterworfen wird, mit einem Streckverhältnis von nicht kleiner als 5%, insbesondere mit einem Streckverhältnis von 10 bis 40%, gestreckt. Soweit ein solches Strecken durchgeführt wird, kann das Streckverhältnis in dem dicken Abschnitt 20'a&sub1; sehr viel kleiner sein als der oben genannte Bereich.
Die Fig. 7 bis 11 erläutern Ausführungsformen zum Durchführen der Biegedehnung (des Wiederziehens unter Dickenverminderung) und des Streckens in einem einzigen Hub gemäß der Erfindung. Entsprechend diesen Verfahren sind der Krümmungsradius an der Arbeitsecke 3b der Ziehdüse 3, das Ziehverhältnis und das Steuern der Temperaturen der Bearbeitungswerkzeuge gleich wie die im Falle des in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Verfahrens, jedoch wird die Lage des Streckabschnitts 3b&sub1; verhindert.
Beispielsweise weist in Fig. 7 der Streckabschnitt 3g, welcher in der ringförmigen Arbeitsoberfläche der Ziehdüse 3 gebildet wird, eine geeignete Breite in axialer Richtung auf und ist mit der Arbeitsecke 3b über die Annäherungsoberfläche 3c kontinuierlich verbunden. Das heißt, wenn sich der Stempel 1 vorwärts bewegt, wird die Seitenwand 5b durch die Arbeitsecke 3b der Ziehdüse 3 einer Biegedehnung unterworfen und erleidet einen relativ großen umgekehrten Zug und eine Biegekraft mit einer großen Krümmung, so daß die Dicke von t&sub1; auf t&sub2; vermindert wird. Die Seitenwand 5b bewegt sich dann in den Hohlraum, der nach innen leicht geneigt ist, entlang der Annäherungsoberfläche 3c, tritt durch einen Zwischenraum 15 zwischen dem Streckabschnitt 3g und dem Stempel 1 aufgrund des Zusammenwirkens des Stempels 1, des Streckabschnitts 3g und der Annäherungsoberfläche 3c hindurch und wird so gestreckt, wodurch die Dicke weiter von t&sub2; auf t&sub3; vermindert wird. Das heißt, die Seitenwand 5b kommt, wie gezeigt, vor dem Erreichen des Streckabschnitts 3g mit dem Stempel 1 in Kontakt. Mit der vorgenannten ausgebildeten Annäherungsoberfläche 3c wird die durch die Biegedehnung an der Arbeitsecke 3b erzeugte Wärme über die Annäherungsoberfläche 3c in die Ziehdüse 3 abgeführt. Dies führt zu dem Vorteil, daß ein Temperaturanstieg des zu bearbeitenden Materials 5b unterdrückt wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird die Wand 5b des Bechers 5, der bearbeitet werden soll, in einer geneigten Richtung entlang der Annäherungsoberfläche 3c nach außen gezogen und durch den Stempel 1 in dem Streckabschnitt 3g gestreckt. In diesem Fall ist es erwünscht, daß ein Annäherungswinkel α, der durch die Annäherungsoberfläche 3c bezüglich der Achse der Ziehdüse 3 gebildet wird, in einem Bereich von 1 bis 5º liegt, und daß der Übergangsabschnitt 3d zwischen dem Streckabschnitt 3g und der Annäherungsoberfläche 3c ein Abschnitt mit einer scharfen Ecke oder ein Krümmungsabschnitt mit einem Krümmungsradius Ri der kleiner als 0,3 · t&sub0; ist (t&sub0; ist die Dicke des Rohlings 10). Das heißt, beim Einstellen des Annäherungswinkels α auf einen Wert von nicht mehr als 5 Grad kann die auf den Übergangsbereich 3d aufgrund des Streckens ausgeübte Belastung vermindert werden, und es kann wirksam verhindert werden, daß der organische Film 12 an der Außenoberfläche während des Streckens abgeschabt wird. Wenn andererseits der Annäherungswinkel α kleiner als ein Grad ist, wird der Oberflächendruck beim Strecken (die Kraft, um die ganze Ziehdüse 3 nach außen zu stoßen) so groß, daß die ringförmige Arbeitsoberfläche der Ziehdüse 3 einer elastischen Deformation in der Weise unterliegt, daß ein Expandieren nach außen in radialer Richtung erfolgt. Deshalb nimmt der Zwischenraum zwischen dem Stempel 1 und dem Streckabschnitt 3g zu und macht es schwierig, ein vorgegebenes Streckverhältnis zu erhalten. Beim Entfernen des Stempels 1 von der Ziehdüse 3, nachdem die Bearbeitung beendet worden ist, kehrt der Zwischenraum (zwischen dem Stempel 1 und dem Streckabschnitt 3g) zu dem anfänglichen engen Zwischenraum zurück, und zwar durch die elastische Rückstellung der Ziehdüse 3. Dementsprechend sitzt der Stempel 1 fest und ist schwierig zu entfernen.
Ferner gilt in bezug auf Fig. 7, das dann, wenn der Übergangsabschnitt 3d ein gekrümmter Abschnitt mit einem Krümmungsradius Ri in einem Bereich von (0,3 bis 20) · t&sub0; ist, der Annäherungswinkel α relativ groß gewählt werden kann, zum Beispiel im Bereich von 1 bis 15 Grad. Das heißt, wenn Ri relativ groß gewählt wird, wird der Zug, welcher sich am Streckabschnitt 3g konzentriert, relativ klein. Durch ein geeignetes Festlegen des Annäherungswinkels α innerhalb eines Bereiches von 1 bis 15 Grad wird der organische Film 12 an der Außenoberfläche während des Streckens nicht abgeschabt, es wird ein gewünschtes Streckverhältnis erhalten und der Stempel 1 kann leicht entfernt werden. Wenn beispielsweise der Annäherungswinkel α größer als 45 Grad ist, wird die Streckbelastung zu groß, die Wand 5b des bearbeiteten Materials bricht und der organische Film 12 an der Außenoberfläche wird leicht abgeschabt. Ferner wird dann, wenn der Krümmungsradius Ri größer als 20 · t&sub0; ist, trotz des Annäherungswinkels α von weniger als 45 Grad der Streckabschnitt 3g aufgrund des Oberflächendrucks beim Strecken einer elastischen Deformation unterworfen, und es wird schwierig, ein gewünschtes Streckverhältnis zu erhalten. Auch kann der Stempel 1 aus den gleichen oben beschriebenen Gründen nur schwierig entfernt werden.
Gemäß einer Ausführungsform, die in Fig. 8 gezeigt wird, stellt die Annäherungsoberfläche 3c der in Fig. 7 gezeigten Ziehdüse 3 eine Krümmungsoberfläche mit einem Krümmungsradius Rc dar, die leicht zum Stempel 1 hin vorsteht. Der Annäherungswinkel α wird in diesem Fall auf der Grundlage einer geraden Linie bestimmt, welche das untere Ende 3b&sub1; der Arbeitsecke 3b mit dem Übergangsbereich 3d (dem oberen Ende 3d&sub1; wenn der Übergangsbereich 3d ein Krümmungsbereich ist) verbindet.
Gemäß einer in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform wird der Streckabschnitt 3g in dem Übergangsbereich 3d nur am Unterende der Annäherungsoberfläche 3c der Ziehdüse 3 der Fig. 7 gebildet, und eine Austrittsoberfläche 3e mit einem Austrittswinkels β von weniger als 5 Grad wird in dem Streckabschnitt 3g gebildet. Das heißt, der Streckabschnitt 3g beschreibt eine Umfangslinie, welche durch den Übergangsabschnitt 3d gebildet wird. Der Übergangsabschnitt 3d (der Streckabschnitt 3g) kann selbstverständlich eine scharfe Ecke oder ein Krümmungsabschnitt sein.
Gemäß einer in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform wird die Annäherungsoberfläche 3c der Ziehdüse 3 in Fig. 7 durch eine Annäherungsoberfläche (rückwärtige Annäherungsoberfläche) 3c&sub1; auf der Seite der Arbeitsecke und eine Annäherungsoberfläche (vordere Annäherungsoberfläche) 3c&sub2; auf der Seite des Streckabschnitts gebildet.
Der Annäherungswinkel α der rückwärtigen Annäherungsoberfläche 3c&sub1; liegt innerhalb eines Bereichs von 1 bis 15 Grad, und der Annäherungswinkel γ der vorderen Annäherungsoberfläche 3c&sub2; ist kleiner als α und liegt im Bereich von 1 bis 5 Grad. Es ist ferner erwünscht, daß in einem Übergangsabschnitt 3d&sub1; zwischen den Annäherungsoberflächen und ein Übergangsabschnitt 3d&sub2; zwischen der vorderen Annäherungsoberfläche 3c&sub2; und dem Streckabschnitt 3g scharfe Ecken oder gekrümmte Bereiche mit einem Krümmungsradius Ri von nicht größer als 0,3 · t&sub0; vorliegen. Ferner gilt in bezug auf Fig. 10, daß es auch zulässig ist, daß der Streckabschnitt 3g, der Übergangsabschnitt 3d selbst oder die in Fig. 9 gezeigte Umfangslinie ist, obwohl der Streckabschnitt 3g unter dem Übergangsabschnitt 3d&sub2; unter Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Breite gebildet wird. Darüber hinaus kann die Austrittsoberfläche kontinuierlich zum Streckabschnitt 3g hin ausgebildet sein, wie in den verschiedenen vorgenannten Ausführungsformen.
Wenn die nahtlose Dose als ein Behälter für Getränke benutzt wird, der unter einem inneren Druck steht, wird im allgemeinen die Dicke (tw) der Wand des tonnenförmigen Dosenteils möglichst klein gewählt, um das Gewicht des Behälters zu vermindern und die Dicke (tf) der Wand des eingeschnürten Halsabschnitts (die obere Seite des tonnenförmigen Abschnitts) wird derart ausgewählt, daß das Einschnüren leicht durchgeführt werden kann, das heißt, tf > tw.
Wenn beispielsweise die Dosenherstellung unter Verwendung eines abgestuften Stempels 1 erfolgt, der einen Abschnitt 1b mit einem kleinen Durchmesser in einem oberen Bereich gemäß Fig. 3 aufweist, wird ein abgestufter Abschnitt an der Innen oberfläche der Seitenwand gebildet, um die Dicke einzustellen. Dieses Verfahren wird Verfahren mit interner Stufe genannt. Wenn eine ringförmige Ziehdüse 3 mit einem großen Streckdurchmesser an der Oberseite und eine ringförmige Ziehdüse 23 mit einem kleinen Streckdurchmesser an der Unterseite angeordnet werden, wird die Dicke durch Bilden einer Stufe an der Außenoberfläche der Seitenwand eingestellt. Dieses Verfahren wird Verfahren mit externer Stufe genannt.
Die obigen Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile. Beispielsweise ist das Verfahren mit der internen Stufe vom Standpunkt des Verhinderns eines Bruchs in dem tonnenförmigen Teil (Bruch im Wandbereich) direkt vor dem Beenden der Dosenbildung sehr vorteilhaft, da der obere Teil (Halsteil) des tonnenförmigen Teils der Dose, der harten Bearbeitungsbedingungen unterworfen wird, mit einem niedrigen Streckverhältnis gebildet wird. Beim Ausbilden des tonnenförmigen Abschnitts unterhalb des Halbabschnitts wird jedoch das Strecken derart auf einmal durchgeführt, daß die Wanddicke von t&sub2; auf tw (tw ist kleiner als tf) vermindert wird. Daraus ergibt sich das Problem, daß der organische Film 12 in dieser Stufe abgeschabt wird. Darüber hinaus bleibt eine Unannehmlichkeit bezüglich des Entfernens des Stempels 1, weil der Innendurchmesser der Dose, die hergestellt wird, zur Oberseite hin klein wird.
Andererseits wird gemäß dem Verfahren mit externer Stufe das Strecken zum Bilden des tonnenförmigen Teils der Dose unterhalb des Halsabschnitts stufenweise durchgeführt, das heißt, t&sub2; → tf → tw. Dies führt zu dem Vorteil, daß ein Abschaben des organischen Films 12 verhindert wird. Darüber hinaus bleibt kein Problem zurück, was das Entfernen des Stempels 1 betrifft. Da jedoch eine Stufe an der Außenoberfläche des tonnenförmigen Dosenteils gebildet wird, ist das Aussehen nicht zufriedenstellend. Sogar beim Strecken des oberen Teils des tonnenförmigen Dosenteils, der harten Bear beitungsbedingungen unterworfen wird, um die Wanddicke tf zu erhalten, wurde das Strecken für die Unterseite durchgeführt, um die kleinste Dicke tw zu erhalten. Daraus entstand insoweit ein Problem, als der tonnenförmige Teil dazu neigt, im Abschnitt der externen Stufe zu brechen.
Das vorgenannte Verfahren mit interner Stufe und das vorgenannte Verfahren mit externer Stufe können miteinander kombiniert werden, um bezüglich der Nachteile der Verfahren einen Ausgleich zu erreichen und ihre Vorteile wirksam zu nutzen. Fig. 13 und 14 erläutern eine Ausführungsform dieses Verfahrens (nachfolgend das Verfahren mit interner/externer Stufe genannt). Das heißt, unter Bezugnahme auf Fig. 13, die eine Dosenbildungsstufe erläutert, die auf dem Verfahren mit interner/externer Stufe basiert, weist der Stempel 1 einen vorderen Abschnitt (einen unteren Abschnitt 1a) mit einem Durchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des tonnenförmigen Hauptabschnitts der nahtlosen Dose sowie einen Abschnitt 1b mit einem kleinen Durchmesser entsprechend dem Innendurchmesser eines Abschnitts, der dem Einschnüren oder der Halsbildung unterworfen wird, wie jener gemäß Fig. 3, und einen dazwischen gebildeten verjüngten Abschnitt 1b&sub1; auf. Ferner hat die ringförmige Ziehdüse eine obere ringförmige Ziehdüse 3 und eine untere ringförmige Ziehdüse 23. Der Durchmesser des Streckabschnitts 3g, der in der Arbeitsoberfläche der oberen ringförmigen Ziehdüse 3 gebildet wird, ist größer als der Durchmesser des Streckabschnitts 23a der unteren ringförmigen Ziehdüse 23. Das heißt, der Durchmesser des Streckabschnitts 3g entspricht dem Außendurchmesser des Abschnitts der nahtlosen Dose, welcher der Halsbildung unterworfen werden wird, und der Durchmesser des Streckabschnitts 23a entspricht dem Außendurchmesser des tonnenförmigen Hauptabschnitts. Durch Einsatz eines solchen Stempels 1 und der ringförmigen Ziehdüsen 3, 23 wird eine in Fig. 14 gezeigte nahtlose Dose 60 erhalten.
Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, hat die nahtlose Dose 60 einen tonnenförmigen Hauptabschnitt 60a mit einer verminderten Dicke tw und einen Abschnitt (einen dicken Abschnitt) 60b mit einer Dicke tf, welcher den Formungsstufen der Halsbildung auf sowohl der Innenoberfläche als auf der Außenoberfläche vom tonnenförmigen Hauptabschnitt 60a bis zum dicken Abschnitt 60b unterworfen wird. Die ringförmigen Ziehdüsen 3 und 23 sind in keiner Weise auf jene beschränkt, die in Fig. 13 dargestellt sind, sondern können auch Formen aufweisen, die in anderen Zeichnungen dargestellt sind.
Beim Herstellen der Dose gemäß dem Verfahren mit der internen/externen Stufe wird der tonnenförmige Hauptbereich 60a in zwei Stufen durch den Streckabschnitt 3g der oberen ringförmigen Ziehdüse 3 und den Streckabschnitt 23a der unteren ringförmigen Ziehdüse 23 gestreckt. Der dicke Abschnitt 60b wird in einer Stufe durch den Streckabschnitt 3g mit einem Streckverhältnis von mindestens 5%, vorzugsweise von 10 bis 40%, gestreckt. Darüber hinaus soll ein Ausgleich und ähnliches zwischen der an der Innenoberfläche gebildeten Stufe und der an der Außenoberfläche gebildeten Stufe derart erfolgen, daß die Vorteile des Verfahrens mit interner Stufe und des Verfahrens mit externer Stufe wirksam genutzt werden können. Selbst bei diesem Verfahren werden die Temperaturen der benutzten Werkzeuge für das Formen in der gleichen Weise eingestellt wie jene bei dem bereits beschriebenen Verfahren mit einem Hub.

[BEISPIELE]

(Versuchsbeispiel 1)

Im folgenden Versuchsbeispiel wurde aus einem durch Wiederziehen geformten Becher 5 eine nahtlose Dose hergestellt.
Ein Paraffinwachs (Schmelzpunkt F: 60ºC) wurde in einer Menge von etwa 50 mg/m² auf beide Oberflächen einer laminier ten Stahlplatte (Gesamtdicke 0,230 mm) aufgebracht. Die Platte wurde dadurch erhalten, daß ein Film 12 aus einem biaxial gereckten Ethylenterephthalat-Ethylenisophthalat-Copolymer (Molverhältnis 88/12; Schmelzpunkt: 230ºC; Glasübergangstemperatur Tg: 70ºC) mit einer Dicke von 0,020 mm auf beide Oberflächen einer zinnfreien Stahlplatte (einer elektrolytisch mit Chromat behandelten Stahlplatte) mit einer Dicke von 0,19 mm und einem Temperungsgrad von T-4 (Rockwell- 30-T-Härte: 58 bis 64) in der Hitze aufgeklebt wurde.
Die laminierte Stahlplatte wurde unter Verwendung einer (nicht dargestellten) Ziehformmaschine zu einem kreisförmigen Rohling 10 mit einem Durchmesser von 165 mm ausgestanzt. Unter Verwendung einer üblichen Ziehdüse mit einer Arbeitsecke mit einem Krümmungsradius Rd von 1,5 mm wurde der Rohling 10 dann mit einem Ziehverhältnis von 1,65 gezogen, um einen durch Vorziehen geformten Becher 13 (Fig. 1) mit einer durchschnittlichen Höhe von 45 mm und einem Innendurchmesser von 100 mm zu erhalten.
Unter Einsatz einer Ziehdüse mit einer Arbeitsecke mit einem Krümmungsradius Rd von 0,34 mm (Rd/t&sub0; = 1,47) wurde der durch Ziehformen gebildete Becher 13 einem dickenreduzierenden Wiederziehen unterworfen, wobei eine Biegedehnung nur bei einem Ziehverhältnis von 1,23 durchgeführt wurde, um einen durch Wiederziehen gebildeten Becher 5 mit einer Höhe von 72 mm, einem Innendurchmesser von 81,3 mm und einer Durchschnittsdicke des Seitenwandabschnitts von 0,2 mm (durchschnittliches Verhältnis der Dickenreduzierung: 13%) zu erhalten.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in den Fig. 3, 7 oder 4 (Versuch Nr. 8) und in Fig. 11 (Versuche Nr. 14 und 15) gezeigten Art wurde der durch Wiederziehen gebildete Becher 5 dem Formen durch Wiederziehen und dem Strecken unterworfen (Versuche Nr. 1 bis 9, 14 und 15). Die Oberflä chentemperatur Tp des Stempels 1 unmittelbar nach seinem Entfernen wurde auf 60ºC eingestellt, ausgenommen die Versuche Nr. 5 und 6 (die Oberflächentemperatur Tp war 15ºC im Falle des Versuchs Nr. 5 und 150ºC im Falle des Versuchs Nr. 6). Der Krümmungsradius Rd der Arbeitsecke 3b der Ziehdüse 3, der Annäherungswinkel α, die Zwischenraumbreite zwischen dem Stempel 1 und dem Streckabschnitt 3g sowie die Oberflächentemperatur Td der Ziehdüse 3 wurden verändert. In den Fällen der Versuche Nr. 1 bis 6, 9, 12 und 13 hatte die Ziehdüse 3 ein Verhältnis Ri/t&sub0; von 0,2. Im Fall des Versuchs Nr. 7 hatte die Ziehdüse 3 ein Verhältnis von Ri/t&sub0; von 10. In den Fällen der Versuche Nr. 14 und 15 hatte die Ziehdüse 3 Annäherungswinkel γ der vorderen Annäherungsoberflächen 3c&sub2; von 2 bzw. 8º.
Für Vergleichszwecke wurde der durch Wiederziehen gebildete Becher 5 unter Einsatz der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung (Versuche Nr. 10, 11; Tp war 60ºC) dem dickenreduzierenden Wiederziehen unterworfen.
Ferner wurde der durch Ziehen gebildete Becher 5 dem dickenreduzierenden Formen durch Wiederziehen und dem Strecken unter Anwendung des Verfahrens mit zwei Hüben unterworfen, um nahtlose Dosen 20 zu erhalten (Versuche Nr. 12 und 13).
In diesen Fällen hatte der Stempel 1 einen Durchmesser im vorderen Bereich 1a von 66 mm, und das Ziehverhältnis betrug 1,24.
Beim Versuch Nr. 16 wurde nach dem in den Fig. 13 und 14 dargestellten Verfahren mit interner/externer Stufe eine nahtlose Dose 20 hergestellt. In diesem Fall hatte der Stempel 1 eine Stufe von 0,01 mm, und zwischen den zwei Streckabschnitten eine Stufe von 0,009 mm.
Die Tabelle 1 zeigt die Bearbeitungsbedingungen und die Tabelle 2 die Ergebnisse der Bearbeitung. In der Tabelle 1 sind die Ausdrücke "Ziehen" und "Verhältnis der Dickenreduzierung" Abkürzungen von Dickenreduzierungsanteilen. Im Fall des Versuchs Nr. 4 beträgt das Verhältnis der Dickenreduzierung beim Ziehen -3%, was bedeutet, daß die Dicke der Seitenwand 5b um 3% zunimmt. In der Tabelle 2 bedeutet der Ausdruck "Aussehen gut" einen Zustand, in dem der organische Film 12 an der Außenoberfläche durch das Strecken geglättet wird und eine hervorragende Bedruckbarkeit aufweist. Tabelle 1
In den Versuchen 1 bis 9 und 12 bis 15 ist die Stufe des Stempels tf - tw, und im Versuch Nr. 16 entspricht die Stufe des Stempels plus der Stufe des Streckabschnitts tf - tw. Tabelle 2
Im Fall des Versuchs Nr. 1, wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt wird, wurden eine nahtlose Dose 20 und ein Behälter 21 mit den gewünschten Größen einer Höhe von 180 mm und eines Innendurchmessers von 66 mm erhalten, die zufriedenstellend waren. Eine Kurve für den Versuch Nr. 1 in Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des tonnenförmigen Abschnitts der erhaltenen nahtlosen Dose 20 und der Höhe vom Boden der Dose aus. Daraus ist ersichtlich, daß die Dicke von einer Höhe von etwa 20 mm bis zu einer Höhe von etwa 90 mm vom Boden der Dose aus konstant ist. Die Dicke nimmt von einer Höhe von etwa 100 mm bis zu einer Höhe von etwa 120 mm vom Boden der Dose aus etwas zu, da dieser Abschnitt dem Abschnitt 1b mit verringertem Durchmesser beim Stempel 1 entspricht, das heißt, dieser Abschnitt entspricht dem Abschnitt 20b des Öffnungsendes. Der Abschnitt, der in der Nähe des Abschnitts des Öffnungsendes leicht verdickt ist, ist erwünscht, da er während der Halsbildung oder Flanschbildung keine Risse entwickelt.
Im Fall des Versuchs Nr. 2, bei dem die Oberflächentemperatur Td der Ziehdüse 3 hoch war, ergab sich eine normale Formbarkeit. Jedoch wurde der organische Film 12 an der Außenoberfläche abgeschabt und es wurde keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 erhalten.
Im Fall des Versuchs Nr. 3, bei dem der Annäherungswinkel α groß war, brach der tonnenförmige Teil und es konnte keine nahtlose Dose 20 erhalten werden.
Selbst im Fall des Versuchs Nr. 4, bei dem Rd/t&sub0; groß war, konnte die Dicke an der Arbeitsecke 3b nicht vermindert werden. Statt dessen nahm die Dicke nach dem Formen durch Wiederziehen etwas zu. Deshalb wurde die Dicke des Seitenwandabschnitts 5b viel größer als die Zwischenraumbreite 15, und es war für das Strecken ein großer Kraftaufwand nötig. Das Ergebnis war, daß der tonnenförmige Teil brach und es schwierig war, die nahtlose Dose 20 zu erhalten.
Im Fall des Versuchs Nr. 5, bei dem der Wert Tp des Stempels 1 niedrig war, konnte die Dose geformt werden. Jedoch ließ sich der Stempel 1 nicht aus der nahtlosen Dose 20 entfernen und die nachfolgenden Formungsvorgänge konnten nicht durchgeführt werden.
Im Fall des Versuchs Nr. 6, bei dem der Wert Tp des Stempels 1 groß war, wurde der organische Film 12 auf der Innenoberfläche abgeschabt und es konnte keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 erhalten werden.
Im Fall des Versuchs Nr. 7 wurden eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein zufriedenstellender Behälter 21 wie im Fall des Versuchs Nr. 1 erhalten.
Sogar im Fall des Versuchs Nr. 8 konnten eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein zufriedenstellender Behälter 21 wie im Fall des Versuchs Nr. 1 erhalten werden.
Im Fall des Versuchs Nr. 9, bei dem Rd relativ hoch, der Annäherungswinkel α relativ groß, die Zwischenraumbreite etwas kleiner als die Durchschnittsdicke des Seitenwandabschnitts 5b und das Streckverhältnis sehr klein waren, wurde die Dicke des Seitenwandabschnitts 5b nicht in einem ausreichenden Maß vermindert, die gewünschte Höhe der Dose wurde nicht erhalten, der organische Film 12 an der Außenoberfläche wurde abgeschabt, der organische Film wurde im Halsbereich weiß, das Aussehen war schlecht und es konnten keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein entsprechender Behälter 21 erhalten werden.
Im Fall des Versuchs Nr. 10, bei dem es sich um ein übliches dickenreduzierendes Formungsverfahren durch Wiederziehen han delte, das nur auf dem Formen durch Wiederziehen ohne einen Streckvorgang beruhte, war Rd/t&sub0; gerade am Rand der Untergrenze des Versuchs Nr. 4. Jedoch konnte die Dicke des Seitenwandabschnitts 5b nicht auf ein ausreichendes Maß reduziert werden, und die vorgegebene Höhe der Dose wurde nicht erhalten. Wie durch eine Kurve des Versuchs Nr. 10 in Fig. 12 gezeigt wird, variierte ferner die Dicke des Blechs in Richtung der Höhe in hohem Maße. Darüber hinaus wurde der organische Film 12 im Halsbereich weiß, das Aussehen war schlecht und es konnten keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein entsprechender Behälter 21 erhalten werden.
Im Fall des Versuchs Nr. 11, der ähnlich dem Verfahren im Fall des Versuchs Nr. 10 ein übliches Verfahren betraf, war der Wert Rd/ t&sub0; sehr klein. Deshalb brach der tonnenförmige Teil und es wurde keine nahtlose Dose 20 erhalten.
Im Fall des Versuchs Nr. 12, bei dem die Versuchsbedingungen die gleichen wie beim Versuch Nr. 1 waren, mit der Ausnahme, daß die Formungsstufe durch Wiederziehen und die Streckstufe getrennt in zwei Hüben durchgeführt wurden, erhielt man eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und einen zufriedenstellenden Behälter 21.
Im Fall des Versuchs Nr: 13, bei dem die Versuchsbedingungen die gleichen waren wie beim Versuch Nr. 12, mit der Ausnahme, daß die Bearbeitung in zwei Hüben erfolgte und der Annäherungswinkel α groß war, war die Formbarkeit normal. Jedoch wurde der organische Film an der Außenoberfläche abgeschabt und man erhielt keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20.
Im Fall des Versuchs Nr. 14 wurden wie im Fall des Versuchs Nr. 1 eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein entsprechender Behälter 21 erhalten.
Im Fall des Versuchs Nr. 15, bei dem die Versuchsbedingungen die gleichen waren wie im Versuch Nr. 14, mit der Ausnahme, daß der Annäherungswinkel γ der vorderen Annäherungsoberfläche 3c&sub2; groß war, war die Formbarkeit normal. Jedoch wurde der organische Film 12 an der Außenoberfläche abgeschabt und man erhielt keine zufriedenstellende nahtlose Dose 20.

(Versuchsbeispiel 2)

Nachfolgend ist ein Beispiel konkret beschrieben, bei dem aus einem durch Vorziehen geformten Becher 13 (Fig. 1) direkt eine nahtlose Dose 20 erhalten wurde.
Ein Paraffinwachs (Schmelzpunkt F: 60ºC) wurde in einer Menge von etwa 50 mg/m² auf beide Oberflächen einer laminierten Stahlplatte (Gesamtdicke 0,230 mm) aufgebracht. Diese Platte wurde dadurch erhalten, daß ein biaxial gerecktes Ethylenterephthalat-Ethylenisophtalat-Copolymer (Molverhältnis 88/12; Schmelzpunkt: 230ºC; Glasübergangstemperatur Tg: 70ºC) als Film 12 mit einer Dicke von 0,020 mm auf beide Oberflächen einer zinnfreien Stahlplatte (einer elektrolytisch mit Chromat behandelten Stahlplatte) mit einer Dicke von 0,19 mm und mit einem Temperungsgrad von T-4 (Rockwell- 30T-Härte: 58 bis 64) in der Hitze aufgeklebt wurde. Die laminierte Stahlplatte wurde unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Ziehformmaschine in einen kreisförmigen Rohling 10 mit einem Durchmesser von 165 mm überführt.
Unter Verwendung einer üblichen Ziehdüse mit einer Arbeitsecke mit einem Krümmungsradius Rd von 1,5 mm wurde der Rohling 10 dann mit einem Ziehverhältnis von 1,70 gezogen, um einen durch Vorziehen geformten Becher 13 mit einer durchschnittlichen Höhe von 46,5 mm, einem Innendurchmesser von 97 mm und einer durchschnittlichen Dicke im Seitenwandabschnitt von 0,250 mm (durchschnittliches Verhältnis der Dickenreduzierung -8%) herzustellen.
Durch Einsatz einer Vorrichtung der in den Fig. 3 und 7 gezeigten Art wurde der durch Vorziehen geformte Becher 13 einem Formen durch Wiederziehen und einem Strecken unterworfen, und zwar unter den Bedingungen eines Ziehverhältnisses von 1,47, eines Krümmungsradius an der Arbeitsecke 3b von 0,34 mm (Rd/t&sub0; = 1,47), eines Winkels α von 4 Grad, einer Zwischenraumbreite in der Streckoberfläche 3e von 0,137 mm und von Oberflächentemperaturen Td und Tp der Ziehdüse 3 und des Stempels 1 von 30 bzw. 60ºC. Der Stempel 1 war derjenige, welcher im Versuchsbeispiel 1 benutzt worden ist.
Die Verhältnisse der Dickenverminderung durch das Ziehen und das Strecken betrugen 10 und 39%. Das endgültige Verhältnis der Dickenverminderung lag bei 40%. In diesem Fall wurden eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein zufriedenstellender Behälter 21 mit den gewünschten Größen einer Höhe von 130 mm und eines Innendurchmessers von 66 mm wie im Fall des Versuchs Nr. 1 der Tabellen 1 und 2 erhalten.
Für Vergleichszwecke wurden das Formen durch Wiederziehen und das Strecken unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, wie sie oben beschrieben worden sind, mit der Ausnahme, daß ein Krümmungsradius an der Arbeitsecke 3b von 1,06 mm (Rd/t&sub0; = 4,60) und eine Oberflächentemperatur Td der Ziehdüse 3 von 130ºC ausgewählt wurden. Jedoch brach der tonnenförmige Teil und der organische Film auf der Außenoberfläche wurde abgeschabt. Dadurch wurde es schwierig, das Formen durchzuführen.
Das Formen durch Wiederziehen und das Strecken wurden unter den gleichen Bedingungen wie jenen im vorgenannten Versuch Nr. 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß als Metallblech 11 ein Blech aus einer Aluminiumlegierung (A3004H19) mit einer Dicke von 0,230 mm eingesetzt wurde, ein Krümmungsradius Rd an der Arbeitsecke 3b der Ziehdüse 3 von 0,397 mm gewählt wurde, die Zwischenraumbreite auf 0,162 mm eingestellt wurde sowie das Verhältnis der Dickenverminderung auf 5% und das Streckverhältnis auf 23% festgesetzt wurden. Es wurden eine zufriedenstellende nahtlose Dose 20 und ein zufriedenstellender Behälter 21 mit den gewünschten Größen einer Höhe von 130 mm und eines Innendurchmessers von 66 mm erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose (20) aus einem Metallbecher (5), der aus einem Metallblech (10) gebildet worden ist, dessen innere und äußere Oberfläche mit einem organischen Film (12) beschichtet ist, wobei das Verfahren folgende Stufen umfaßt:

Coaxiales Anordnen

i. einer ringförmigen Ziehdüse (3) mit einer horizontalen Oberfläche (3a), einer mit der horizontalen Oberfläche (3a) kontinuierlich verbundenen ringförmigen Arbeitsoberfläche (50), einem Arbeitseckenbereich (3b), der in einem Grenzbereich zwischen den beiden obengenannten Oberflächen einen kleinen Krümmungsradius aufweist, einem Streckabschnitt (3g), der am weitesten zu einer Innenseite hin vorsteht und in der genannten ringförmigen Arbeitsoberfläche (50) ausgebildet ist, sowie einer Annäherungsoberfläche (3c), welche den Arbeitseckenbereich (3b) mit dem Streckabschnitt (3g) verbindet, der einen Annäherungswinkel α von 1 bis 15 Grad aufweist,

ii. eines ringförmigen Rohlinghalters (2) und

iii. eines Stempels (1) mit einem Vorderabschnitt (1a) zur Ausbildung eines Hauptabschnitts (20a) einer Wand der genannten nahtlosen Dose und mit einem Abschnitt (1b) mit einem kleinen Durchmesser zur Ausbildung eines dicken Abschnitts (20b), der einem Einschnüren der genannten Wand der nahtlosen Dose unterworfen wird, wobei die ringförmige Ziehdüse (3) einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Außendurch messer des genannten ringförmigen Rohlinghalters (2), und wobei der Krümmungsradius Rd der genannten Arbeitsecke (3b) derart ausgewählt ist, daß dessen Verhältnis zur Dicke t&sub0; des beschichteten Metallrohlings (Rd/t&sub0;) auf einen Bereich innerhalb von 1,0 bis 2,9 eingestellt ist,

Anordnen des Metallbechers (5) an der ringförmigen Ziehdüse (3),

Einführen des ringförmigen Rohlinghalters (2) in den Metallbecher (5) und

Vorwärtsbewegen des Stempels (1) von dem ringförmigen Rohlinghalter (2) in die ringförmige Ziehdüse (3) hinein, während der Bodenabschnitt (5a) des Metallbechers (5) durch den Rohlinghalter (2) an die horizontale Oberfläche (3a) der ringförmigen Ziehdüse (3) gestoßen wird, so daß der Wandabschnitt (5b) des zu bearbeitenden Metallbechers (5) durch den Zwischenraum zwischen der horizontalen Oberfläche (3a) der ringförmigen Ziehdüse (3) und dem Rohlinghalter (2) und weiter durch den Zwischenraum zwischen dem Stempel (1) und der ringförmigen Ziehdüse (3) hindurchgeführt wird,

wobei die Dicke des Wandabschnitts (5b) des Metallbechers (5) durch Biegedehnung an der Arbeitsecke (3b) der ringförmigen Ziehdüse (3) vermindert wird und dann der Hauptabschnitt der Wand (5b) durch Strecken zwischen dem Vorderabschnitt (1a) des Stempels (1) und dem Streckabschnitt (3g) der ringförmigen Ziehdüse (3) vermindert wird sowie der dicke Abschnitt der einzuschnürenden Wand der Dose (20) durch Strecken zwischen dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt (1b) des Stempels (1) und dem Streckabschnitt (3g) der ringförmigen Ziehdüse (3) mit einem Streckverhältnis von mindestens 5%, vor zugsweise von 10 bis 40%, vermindert wird, während der Wandabschnitt nach der Biegedehnung mit der Annäherungsoberfläche (3c) in Kontakt steht.

2. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 1, worin der Streckabschnitt (3g) eine Umfangslinie ist, die an einem Endabschnitt der Arbeitsecke (3b) angeordnet ist.

13. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 1, worin der Streckabschnitt (3g) in axialer Richtung eine Breite aufweist, ausgehend von einem Endabschnitt der Arbeitsecke (3b), betrachtet in einem Seitenquerschnitt der ringförmigen Ziehdüse (3).

4. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 1, worin der Streckabschnitt (3g) über eine Annäherungsoberfläche (3c) gebildet wird, die kontinuierlich mit dem Endabschnitt der Arbeitsecke (3b) verbunden ist.

5. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 1, worin die Oberflächentemperatur Td der ringförmigen Ziehdüse (3) in Kontakt mit der Wand des Materials, das bearbeitet wird, steht, wobei die Oberflächentemperatur Ts des Rohlinghalters (2) eines Abschnitts, welcher der horizontalen Oberfläche (3a) der ringförmigen Ziehdüse (3) zugewandt ist, und die Oberflächentemperatur Tp des Stempels (1) unmittelbar nach dem Entfernen von der nahtlosen Dose (20), nachdem der Formungsvorgang beendet worden ist, derart eingestellt werden, daß sie nicht über einer Glasübergangstemperatur des organischen Films Tg + 50ºC, aber nicht unter 10ºC liegen.

6. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 1, worin in der ringförmigen Arbeitsoberfläche (50) eine Austrittsoberfläche (3e) ausgebildet ist, und zwar in einer Richtung, die von der Arbeitsecke (3b) von dem Streckabschnitt (3g) aus abgewandt ist, und in einer Richtung, in der sie sich von dem Stempel (1), der durch die ringförmige Ziehdüse (3) hindurchgeht, entfernt, wobei der Austrittswinkel β, der sich zwischen der Befreiungsoberfläche (3e) und der Achse der ringförmigen Ziehdüse (3) erstreckt, nicht größer als 5 Grad ist.

7. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 4, worin der Annäherungswinkel α, der sich durch die Annäherungsoberfläche (3c) relativ zur Achse der ringförmigen Ziehdüse (3) ergibt, auf 1 bis 5 Grad eingestellt wird und gegebenenfalls ein Verbindungsabschnitt (3d) zwischen der Annäherungsoberfläche (3c) und dem Streckabschnitt (3g) einen Abschnitt einer scharfen Ecke oder einen Abschnitt mit einer Krümmung mit einem Radius Ri, der kleiner als 0,3 · t&sub0; ist, darstellt.

8. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 4, worin die Annäherungsoberfläche (3c) eine hintere Annäherungsoberfläche (3c&sub1;) an der Seite der Arbeitsecke und eine vordere Annäherungsoberfläche (3c&sub2;) auf der von der Arbeitsecke abgewandten Seite aufweist, wobei der Winkel α, der sich zwischen der hinteren Annäherungsoberfläche (3c&sub1;) und der Achse der ringförmigen Ziehdüse (3) erstreckt, auf 1 bis 15 Grad eingestellt wird, der Annäherungswinkel τ, der sich zwischen der vorderen Annäherungsoberfläche (3c&sub2;) und der Achse der ringförmigen Ziehdüse (3) erstreckt, 1 bis 5 Grad beträgt, was kleiner ist als der Annäherungswinkel α, und gegebenenfalls ein Verbindungsabschnitt zwischen der hinteren Annäherungsoberfläche (3c&sub1;) und der vorderen Annäherungsoberfläche (3c&sub2;) sowie ein Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Annäherungsoberfläche (3c&sub2;) und dem Streckabschnitt (3g) Abschnitte einer scharfen Ecke sind oder Krümmungsabschnitte mit einem Krümmungsradius Ri, der kleiner als 0,3 · t&sub0; ist, darstellen.

9. Verfahren zum Herstellen einer nahtlosen Dose nach Anspruch 4, worin der Annäherungswinkel α, der sich von der Annäherungsoberfläche (3c) aus relativ zur Achse der ringförmigen Ziehdüse (3) erstreckt, 1 bis 45 Grad beträgt sowie ein Verbindungsabschnitt (3d) zwischen der Annäherungsoberfläche (3c) und dem Streckabschnitt (3g) einen Krümmungsabschnitt darstellt, der einen Radius Ri innerhalb eines Bereiches von (0,3 bis 20) · t&sub0; darstellt.