DE1728413A1

DE1728413A1 - Geschosshuelse aus Kunststoff

Info

Publication number: DE1728413A1
Application number: DE19621728413
Authority: DE
Inventors: Olney Roy C; Miller Charles E; Metcalf John S
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1961-09-01
Filing date: 1962-08-28
Publication date: 1972-04-06
Also published as: DE1453852A1; BE621986A; DE1479539B; BE663098A; GB1011248A; NL289420A

Description

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unser Zeichen Q

Olin Corporation, New York, IT.Yo/V.StoA

Geschoßhülse aus Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Geschoßhülse aus Kunststoff mit verhältnismäßig dünnem Hülsenkörper und verhältnismäßig dicker Bodenkappe, die mit dem einen Ende des Hülsenkörpers verbunden ist und mit diesem ein Stück bildete

Es wurden bereits Vorschläge zur Herstellung verschiedener Gegenstände aus synthetischen harzsartigen Kunststoffen mit vorteilhaften Eigenschaften gemacht, insbesondere wenn diese Gegenstände bisher aus einer Anzahl von Teilen aus anderem Material als Kunststoffen mit bekannten Nachteilen hergestellt wurden.

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Geschoßhülsen werden z.B. im allgemeinen aus einem Metallkopf, einem Rohr, gewöhnlich aus Papier, einem durchbohrten Pfropf in der Grundfläche und einem Überwurfverschluß für den Inhalt, nämlich Geschoßkörper, Treibmittel und verschiedene Pfropfen hergestellt. In der US-Patentschrift 2 232 634 wurde z. B, als Verbesserung die Herstellung einer Geschoßhülse aus Celluloseäthern oder -estern, wie Celluloseacetat, zusammen mit geeigneten Weichmaohern und Füllstoffen vorgeschlagen, wobei das Entladungsende der Hülse durch Verschmelzen mit einem Verschlußpropf aus dem gleichen Material verschlossen wurde· Aber auch wegen der Nachteile vieler Kunststoffe, wie Versprödung, Verunreinigung und Verformung durch Verlust an flüchtigen Weichmachern und wegen der ungenügenden Festigkeit, hat sich die Verwendung von Kunststoffen bisher nicht für Gegenstände durchgesetzt, die starker Beanspruchung ausgesetzt sind, insbesondere nach langer Lagerung. Die Verwendung der meisten Kunststoffe, z. B. von Polyäthylen, für Geschoßhülsen erfordert ganz bestimmte Abänderungen, z. B. die Anwendung des gemäß US-Patentschrift 2 953 99O vorgeschlagenen Ringes, um die Wahrscheinlichkeit eines Zerreißena der Seitenwand der Hülse beim Ab-

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feuern auf ein Llindestmaß zu beschränken<> Insbesondere Hülsen aus üblichem Hochdruck-Polyäthylen haben, wenn sie nicht eine entsprechende kostspielige Abänderung erfahren haben, das Bestreben, beim Abfeuern an der Seitenwand aufzureißen und bisweilen der Länge nach bis zum Kopf aufzuspaltenο

Um die bei der Anwendung verschiedener Kunststoffe und getrennter Bestandteile, z« B. Papier, für Geschoßhülsen auftretenden II acht eile zu vermeiden und möglichst die Vorteile von Kunststoffen, wie Polyäthylen, zu nutzen, versuchte man, das starrere lineare Polyäthylen zu verwenden. Ein Fortschritt war die Herstellung der gesamten Geschoßhülse aus einem Stück durch Verformen von linearem Polyäthylen mit hohem Kristallisationsgrad, einem Schmelzpunkt von mindestens 125⁰C und einer ver- M

hältnismäßig hohen Dichte. Die aus dem linearen Polymerisat durch Spritzguß hergestellten Gegenstände versagen bei normalen und tiefen Temperaturen, wenn die Zugbeanspruchung hoch ist, wie bei Geschoßen an der Streckgrenze, anstatt sich zu dehnen und wieder zu entspannen und sich als ganzes Stück aus dem Lauf entfernen zu lassen. Aus verschiedenen Gründen, z. B. wegen der Unterschiede in der Stärke und der Kräfte, die an verschiedenen

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Stellen der Hülse auftreten, hat auch die Herstellung in dieser V/eise durch Spritzguß Nachteile und liefert kein Produkt mit den erstrebten physikalischen Eigenschaften.

Ferner wurde versucht, nur das Papierrohr durch ein ™ Rohr aus solchem linearen Niederdruck-Polyäthylen zu ersetzen, doch war dies nur möglich, wenn das Polymerisat durch Verstrecken eines Rohres aus demselben orientiert wurde, um dem starren, dichten linearen Polyolefin zusätzliche Festigkeit zu verleihen»

Es ist zu beachten, daß Gegenstände, insbesondere dünne und hohle Gegenstände, z. B. beim Abfeuern einer Patrone einer starken Beanspruchung ausgesetzt sind, wobei starke | Kräfte in einem sehr weiten Temperaturbereich einwirken. Trotz der Nachteile des Papiers, seiner Unbeständigkeit gegen Verkohlung und Abnutzung, gegen Reißen durch Schlag, gegen Formveränderung durch Feuchtigkeitsschwankungen, seiner Durchlässigkeit für Feuchtigkeit, durch die die Wiederverwendbarkeit einer Papierhülse begrenzt ist, haben verschiedene an seiner Stelle verwendete Kunststoffe

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andere Nachteile gezeigt, insbesondere nach langer Lagerung und beim Abfeuern bei tiefen Temperaturen, wo diese Nachteile sehr viel mehr ins Gewicht fallen; dadurch wurde die allgemeine Anwendung von Kunststoffen für diesen Zweck entscheidend verhinderte

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Patronenhülsen aus Kunststoff mit verbesserter Festigkeit in Verbindung mit einer befriedigenden Elastizitätsgrenze und Streckgrenze.

Ein weiteres Ziel ist ein Gegenstand, der aus einem kristallinen polymeren thermoplastischen synthetischen Harz besteht, der derart hergestellt wird, daß er eine außergewöhnlich hohe Festigkeit erhält, die ihn als Behälter unter Druck geeignet macht«

Ein weiterer Gegenstand ist die wirtschaftliche Herstellung von Kunststoffgegenständen mit ausreichender Festigkeit an den Stellen, die großen Spannungen ausgesetzt werden.

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Ein weiterer Gegenstand ist eine neue und verbesserte Kunststoff-Geschoßhülse, insbesondere aus einem geeigneten Polyolefin.

Weitere Ziele und Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die eine geeignete Vorrichtung zeigt, die einen zu verarbeitenden Rohling enthält,

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, die den Rohling von Pig. 1 zeigt,

Pig. 3 zeigt einen Teil der Vorrichtung von Pig. 1 mit einer praktisch fertigen Geschoßhülse im Querschnitt,

Pig. 4 ist eine Seitenansicht, auch teilweise im Schnitt, einer anderen geeigneten Vorrichtung, in der sich gerade eine praktisch fertige Geschoßhülse der in Pig· 3 gezeigten Art befindet,

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Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, die eine andere Form eines Rohlings zeigt,

Fig. 6 zeigt einen Teil der Vorrichtung von Fig. 4, die einen Rohling der in Fig. 5 gezeigten Art vor der Herstellung einer Hülse zeigt_f

Fig. 7 ist eine Seitenansicht in Querschnitt, die eine Ausführungsforin eines erfindungsgemäßen Rohlings zeigt,

Fig. 8 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine v/eitere Ausführungsform eines Rohlings zeigt,

Figo 9 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigt,

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer geeigneten Vorrichtung zur Verarbeitung der Rohlinge zu den praktisch fertigen Geschoßhülsen, die auch im Querschnitt sichtbar sind.

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Fig. 11 ist eine graphische Darstellung der Festiglceitseigenschaften, die bei einer typischen fertigen erfindungsgemäßen Patronenhülse erhalten werden können, die in halbschematischer Form am Fuß der Darstellung angegeben ist.

Erfindungsgemäß werden Gegenstände, z„ B. Geschoßhülsen, mindestens zum Teil durch Druck aus Kunststoffen, wie Polyäthylen, Polypropylen und ähnlichen Polymerisaten und bzv/. oder Mischpolymerisaten solcher Monomerer, hergestellt und dabei in festem kristallinem Zustand verformt· Lineare Polyolefine hoher Dichte werden insbesondere zur Verformung unter Druck verwendet, im Gegensatz zur Verformung durch Verstrecken· Durch Einlegen des Kunststoffs zwischen mindestens zwei einander gegenüberliegende Oberflächen, die einen Druck auf den Kunststoff ausüben, und durch Treiben des Kunststoffs, wird aus einem verhältnismäßig dicken Rohling des linearen Polymerisats unter sehr starker Zunahme der Festigkeit ein dünnwandiger Körper erhalten. Dies kann innerhalb eines weiten Temperaturbereiches unterhalb des Schmelzpunktes der Substanz und mit einer Deformationsgeschwindigkeit

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erfolgen, bei der ein übermäßiger Temperaturanstieg vermieden wird, wobei die Temperatur bevorzugt in einem erhöhten Bereich unterhalb der Kristallschmelztemperatur gehalten wird. Bei Polyäthylen wird die Bearbeitungstemperatur unterhalb des Bereiches von etwa 125-129,4⁰C gehalten, und die Bearbeitung erfolgt bevorzugt zwischen etwa 93°C und etwas unterhalb 129°C, in den meisim Fällen ist eine Bearbeitungstemperatur von etwa 116⁰C geeignet. Bei Polypropylen ist die Temperaturgrenze etwas höher und die Verformung erfolgt unterhalb des bedeutend breiteren Bereiches von etwa ⁰C bis etwa 166-168⁰Co Etwas höhere Bearbeitungstemperaturen von etwa 93⁰C bis zu etwas weniger als 168⁰C werden angewendet. Die Herstellung eines Gegenstandes durch Deformation kann durch die erfindungsgemäße Preßverformung innerhalb eines weiten Temperaturbereiches m unterhalb des Schmelzpunktes und braucht nicht in einem scharf begrenzten engen, schwierig einzuhaltenden Temperaturbereich dicht unterhalb der Schmelztemperatur zu erfolgen. Durch die Deformation unter Druck anstelle eines Verstreckens wird eine Halsbildung bei dem thermoplastischen Material vermieden und eine sehr hohe Zugfestigkeit erzielt. Durch die Verformung unter Druck

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wird es auch möglich, andere Teile des fertigen Gegenstandes in ihre endgültige Form zu bringen, ein Vorteil, der nicht gewährleistet ist, wenn das Llaterial aus einem Teil zur Bildung eines anderen verstreckt werden muß· Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere von Vorteil bei der Herstellung eines Stücks ^ eines Gegenstandes, in dem sich mindestens zwei Teile in Form und Funktion unterscheiden, wobei mindestens einer davon stärker als ein anderer sein muß oder dicker als andere Teile, die aber ebenso fest oder fester sein müssen·

Die Kristallschmelztemperatur von thermoplastischen Substanzen ist die erhöhte Temperatur, bei der die gesamte Kristallinität des Polymerisats verschwindet und ^ dieses beim Betrachten durch gekreuzte llicol'sche Prismen in einem heizbaren Mikroskop klar erscheint. Der Kristallisationsgrad, der nach verschiedenen Verfahren, z. B, durch Röntgenstrahlenbeugung, bestimmt werden kann, ist bevorzugt in jedem Falle so hoch wie möglich; bei Polypropylen soll bevorzugt der Gehalt an isotaktischen Anteilen bei größtmöglicher Kristallinität möglichst hoch liegen.

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Durch die Druckverformung anstelle von Verstrecken wird eine Ilalsbildung in dem thermoplastischen Kunststoff vemieden und, wie aus Figo 11 ersichtlich, eine sehr hohe Zugfestigkeit dort erreicht, v/o sie erforderlich ist. Durch die Druckverformung ist es ferner möglich, daß die verschiedenen Teile des fertigen Gegenstandes unterschiedliche Abmessungen erhalten; dieser Vorteil wird nicht gewährleistet, wenn das Llaterial aus einem Teil verstreckt werden muß, wobei es erschöpft wird und weitere Mengen für das fertige Produkt gebraucht werden»

Gemäß einer Ausführung sform der Erfindung wird ein becherförmiger Körper aus einem Stück, wie die Geschoßhülse 1 in Pig. 3ι unter Druck aus einem Rohling 7 (Fig.2) aus Polyolefin hoher Dichte, z. B. einem Ziegler¹sehen IJiederdruckpolyäthylen, geformt. Die Geschoßhülse wird unter Druck aus einem Rohling geformt, der ein einheitliches Stück und so weit wie möglich frei von Ungleichmäßigkeiten und Schichten ist. Das fertige Produkt braucht nicht direkt aus einem teilchenförmigen Material hergestellt zu werden. Bei einer Geschoßhülse ist der Rohling ein verhältnismäßig dickes zylindrisches unregelmäßig ge-

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formteß Stück in Form z. B. eines Bechers oder eines dickwandigen Rohres 7 mit einer zentralen Bohrung 2, das an einem Ende vorgeformt, z. B. wie bei 3 zu einer Mulde vertieft ist, um an diesem Ende die axiale Druckverformung zu ermöglichen. Das andere Ende des rohrförmigen Rohlings hat einen Geschoßhülsenrand 4 zum Herausziehen.

Bei der fertigen Geschoßhülse ragt ein Teil axial aus dem unregelmäßig geformten Stück als dünnwandiger Teil hervor, der den gleichen Umfang wie dieses hat· Es verbleibt ein fertiger Kopfteil 8, der ein Stück mit dem fertigen röhrenförmigen Geschoßhülsenteil 9 bildet.

Typische Rohlinge zeigen die Fig. 2 und 5> in beiden Fällen besteht der Rohling praktisch vollständig aus Kunststoff. Dabei kann entweder der Roh/ling 7 vollständig aus Kunststoff v/ie in Fig. 2 bestehen, oder er kann aus einem Kunststoffkern 87 bestehen, der in einen fertigen Geschoßhülsenkopf 88 eingebettet ist. Dies ist ein dünner Metallmantel mit einem Rand 89, der ferner innen an der Bohrung umgebogen ist und dort einen den Zünder haltenden Flansch bildet. Die Rohrstücke können von verschiedener Art sein und in jeder geeigneten Weise, bevorzugt durch Spritzguß, hergestellt werden, der sorgfältig in einer

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Düse durchgeführt werden muß, um das Auftreten von unerwünschten Eestspannungen und Shichtbildüngen zu vermeiden. Ein Ende kann bereits für die Herstellung des Gegenstandes vorgeformt sein. Jeder Rohling kann auch aus ausgepreßten Strängen und bzw. oder Röhren geschnitten werden. Der Rohling von Fig. 5 kann zweckmäßig durch Spritzguß direkt in einen Metallbecher mit Rand in der endgültigen Form hergestellt werden, mit dem die Spritzgußdüse ausgekleidet ist_e

In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die wesentlichen Teile die Hohldüse 10 zur Aufnahme des thermoplastischen Rohlings 7i der Düsensockel 11, der an einem Ende des Düsenkörpers 10 ein mit einer Öffnung versehenes Lager bildet, und der Formkolben 12, der am besten aus einer abnehmbaren Formmuffe 13 auf einem lagerdorn 14 besteht. Der Kolben hat eine dünnere Verlängerung 15 zum Formen der Öffnung 2 des Rohlings 7, die von der Führungsöffnung 23 des Düsensockels 11 aufgenommen wird, unter der dann die Kolbenhohlraumöffnung 17 des Düsenträgerblocks liegt. An diesem Block um den Sockel 11 herum sind eine Anzahl von Verbindungsstangen 21 angebracht, um den Sockel

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zu halten, die auf einem Gewinde Verschlußmuttern tragen, mit denen die durchlöcherte Deckplatte 19 auf dem Düsenkörper 10 gehalten wird· Durch diese Anordnung v/ird der DüsentrUger 10, der in der Vertiefung 24 in dem Sokkel 11 sitzt, und herausnehmbar ist, in geeigneter Weise in dem Sockel 11 zwischen dem Block 18 und der Platte 19 gehalten, wobei die letztere eine Öffnung 20 hat, durch die der Kolben 12 bewegt werden kann· Erfindungsgemäß wird der Kolben durch die Ramme 22 in die Düse getrieben, wobei der Kunststoffrohling 7 mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit als der hohen Schlagauspreßgeschwindigkeit, die bei der Metallverformung auftritt und durch die das bearbeitete Material verflüssigt werden kann, zusammengepreßt wird, so daß dieser Zustand bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird.

Der Düsensockel 11 hat nicht nur die kleine Kolbenführungsöffnung 23 und die vergrößerte Vertiefung 24, sondern auch eine mittlere Versenkbohrervertiefung 25 zur Aufnahme des vorgeformten Randes 4 des Rohlings, der dadurch zwischen dem Körper 10 und dem Sakel 11 gehalten wird, bis die fertige Hülse 1 wie in Pig. 3 geformt ist und dann aus der Vorriohtung herausgenommen werden kann. Das Herausnehmen erfolgt

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durch Entfernen der Muttern 33 und der Platte 19 und Trennen der Düsenteile 10 und 11.

Für die !Massenproduktion kann das Verfahren erleichtert v/erden, indem der Körper 10 an der Deckplatte 19 befestigt wird, während der Sockel 11 an dem Block 18 befestigt werden kann? und indem die Verbindungsstangen 21 lediglich als Führungsschienen dienen, wobei der Hock 18 und die Platte 19 gegeneinander beweglich sind, so daß die Düsenteile durch einen ICoIbenantrieb geöffnet und geschlossen werden können.»

Die Fornnauffe 13 hat zwischen ihren Enden einen sich veriüngenden Außenumfang 27, der sich gleichmäßig an einer Seite in einem Maße von etwa 0,003 cm je 1 cm verjüngt und bis gegen das Ende 30 hin kleiner wird, das unten abgeflacht, am Rand allmählich abgerundet und schließlich steiler verjüngt ist, bis es schließlich in die allmählichere Verjüngung 27 übergeht· Dieses Ende bildet das innere Ende des inneren Hohlraums der fertigen Hülse 1. Das andere Ende des Kolbens an der Stelle 31 hat eine zylindrische Oberfläche, um den Kolben durch den Führungsflansch 29 zentrisch zu halten und

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zu führen, der sich an dem oberen Ende des Körpers 10 befindet, wo der Düsenhohlraum 28 durch eine gleichmäßige Verjüngung an einer Seite in einem Maße von etwa 0,003 cm je 1 cm Länge zusammenläuft.

Beim Betrieb wird erfindungsgemäß ein thermoplastischer Rohling 7 vom Geschoßhülsenkaliber 12 aus linearem Polyäthylen hoher Dichte in den Düsenhohlraum 28 gegeben, nachdem sowohl die Vorrichtung als auch der Rohling durch und durch in geeigneter Weise, z. B. durch Eintauchen, auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 116⁰C erwärmt worden waren. Temperaturen bis herab zu 21⁰C wurden erprobt, es v/erden aber mindestens 93°C bevorzugt. Der starre Polyäthylenrohling 7 wurde dann, nachdem er bevorzugt einen Überzug aus einem geeigneten Schmiermittel, wie Äthylenglykol erhalten hatte, durch die Kolbenmuffe zusammengepreßt, die von der Ramme 22 angetrieben wurde, bis sie einen Druck von etwa 560 kg/cm ausübte. Rammgeschwindigkeiten von etwa 1,50 bis 18,00 m je Minute werden angewendet, der Druck auf den Kolben und die Ramme wurde entlastet, wenn der Rohling 7 in die in Pig. 3 gezeigte Hülsenform umgewandelt worden war. Hierauf wurde die Formvorrichtung auseinandergenommen, um den Kolben 12 heraus-

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zunehmen, von dem wiederum die geformte Hülse 1 abgenommen wurde. Kein Teil der Hülse wurde gezogen oder verstreclct oder ausgepreßt, wie dies sonst bei der Kunstharzverarbeitung üblich istο

Die Vorrichtung von Fig. 4 hat ein eingebautes Wärmeaustauschsystem, die Darstellung zeigt die Herstellung einer anderen fertigen Hülse, die ähnlich v/ie die von Figo 3 ist·

Die röhrenförmige Düse 50 befindet sich in einem Trägerund Wärmeaustauschblock 61 in der Bohrung 64 des Blocks zur Aufnahme der Düse, wobei die Innenwand der Bohrung schneckenförmige Vertiefungen enthält, die den Durchgang 73 für den Wärmeaustausch bilden. Dieser wird zusammen mit der Außenseite des Düsenrohrs 50 gebildet, mit der er in innigem Wärmeaustausch steht. Die Enden der Bohrung 64 sind teilweise durch Endplatten 58 und 59 bedeckt, die in geeigneter Weise, z. B. wie angegeben, an dem Block befestigt sind. Diese Platten halten das Düsenrohr 50 in dem Block 61 und ferner die O-Ringe 60 an Ort und Stelle, um das Wärmeaustauschsystem an geeigneten Vertiefungen an den Enden der Bohrung 64 zu verschließen. Eine Verbindung zwischen dem Kanal 73 und einer geeigneten Quelle

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für die Wärmeaustauschflüssigkeit bzw. das Wärmeaustauschgas erfolgt durch die öffnungen 71 und 72, so daß die Temperatur der Düse auf einer gewünschten Höhe in Zusammenhang mit der vorherbestimmten Temperatur der thermoplastischen Rohlinge oder unregelmäßigen Stücke gehalten v/erden kann, die durch die Innenbohrung 68 des Dü3enrohrs eingeführt werden. Diese v/erden durch Vorwärmen bevorzugt auf die gewünschte erhöhte Betriebstemperatur, wie oben ausgeführt, vorbehandelt·

Der Kolben 53 ist an der Ramme 42 in geeigneter Weise befestigt, z_e B. durch den gezeigten Bajonettverschluß 56, daß er davon getrennt werden kann. Unterhalb dieser Anbringung verläuft die äußere zylindrische Kolbenoberfläche 65 durch die öffnung der Endplatte 59» die zusammen mit dem inneren zylindrischen Teil 55 der Düsenbohrung 68 eine Führung bildet. Wie bei der Vorrichtung von Pig. 3 1st in der Mitte des Kolbens 53 der Außenumfang 44 in der gleichen Weise verjüngt, so daß ein das thermoplastische Rohr formender verjüngter Hohlraum in der Düse an dem verjüngten inneren Teil 66 der Düsenbohrung 68 in der Nähe des Teils 65 gebildet wird. Das Ende des Kolbens verjüngt sich an der Stelle 77 steiler als bei 44 zu einem

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entsprechend abgerundeten Rand, der wie in Figo 3 in einer flachen Grundfläche endet, die den Boden des Hohlraums der Geschoßhülse über den Kopf 8 bildet.

Das Ende der Düsenbohrung 68 gegenüber dem zylindrischen Kolben 55 ist an der Stelle 84 erweitert jjn ^ Vergleich zu dem dazwischenliegenden verjüngten Teil 66, um den Absatz 85 zwischen den teilen 66 und 84 zu bilden· Dieser ist geeignet, um den Rand 4 des Rohlings aufzunehmen, der der gleiche wie der der geformten Hülse 1 ist. Der den Rand aufnehmende Zwischenraum an dem Absatz 35 wird mittels des Düsenendversclilusses 51, der eng an den erweiterten Teil 84 der Düsenbohrung angeschmiegt ist und durch die Öffnung in der Endplatte 58 verläuft, eingestellt. Der Verschlußblock 51 bildet mit der Erweiterung 84 ein Lager. Er wird in Achsenrich- ™ tung mit deijbewünschten Genauigkeit durch Einstellen der Verstellspindel 78 in dem Lagerblock 80 verschoben und an der gewünschten Stelle dtirch die Versehlußnutter 62 festgehalten. Der Lagerblock 80 ist zapfenartig an dem Stift 81 drehbar an dem die Düse tragenden Wärmeaustauschblock 61 befestigt. Um den Lagerblock 80 an Ort und Stelle

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zu halten, ist ein Verschlußstift 79 mit einem T-förmigen Kopf vorhanden, der von der Verschlußöffnung 82 des Blockes 80 aufgenommen wird, wobei durch Drehung des Verschlußstiftes 79 der Kopf entweder in Haltstellung quer zur Verschlußöffnung 82 oder in gleiche Richtung wie diese gebracht werden kann, um den Block 80 beweglich zu machenβ

Der Verschlußblock 51 trägt einen Zentrierungs- und Führungsstift 45, um den Kolben zentrisch zu halten und zu führen, indem er in die Bohrung 54 des Kolbens 53 aufgenommen wird. ·

Bei freischwingendem Lagerblock 80 wird zunächst ein entsprechend vorgewärmter Kunststoffrohling 7 der geeigneten Kalibergröße auf den Stift 45 des Verschlußes 51 geschoben. Diese Teile werden in die Erweiterung 84 des vorgewärmten Düsenrohrs 50 eingeführt. Der Block 80 wird dann durch den Stift 79 festgestellt, wobei durch die Verstellspindel 78 der Verschluß 51 in solcher Lage festgehalten wird, daß durch das Senken des Kolbens 53 mit gleichmässiger Geschwindigkeit, die nur zur Vermeidung einer Ver-

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flüssigung "begrenzt ist, dieser über den angespitzten Stift 45 geschoben und der Rohling 7 ausreichend zusammengepreßt wird, daß ein Teil desselben zu der fertigen Form des mit einem Rand versehenen Kopfes 8 verkleinert und ein weiterer Teil unter Druck zu der I¹Orm des rohrförmigen Teils 9 verformt wird. Durch dieses Verfahren erhält der dünne Teil 9 trotz seiner gerin- M

geren Stärke größere Festigkeit ο

Um den gezeigten fertigen Gegenstand herauszunehmen, kann der Lagerblock 80 verschoben und der Kolben 53 weitergeschoben werden, bis der Verschluß 51 zusammen mit der Geschoßhülse 1 aus der Bohrung 68 austritt. Er wird so weit geschoben, daß der Verschluß 51 abgenommen und mit einem neuen Rohling 7 besetzt werden kann. Dann kann die Hülse 1 gefaßt und von dem Kolben in geeigneter Weise, z· B. mittels des Rands 4» abgezogen werden« Der Kolben wird dann zurückgezogen und für einen weiteren Preßvorgang vorbereitet, der erfolgen kann, sobald der den Rohling tragende Verschluß 51 wieder in die Düse eingeführt und der Lagerblook 80 wieder befestigt ist.

Andere Ausführungsformen sind möglich. So kann z. B. das öffnen des Blockes 80 mit einem Zurückziehen des Kolbens

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53 gekoppelt sein, worauf die fertige Geschoßhülse und der Verschluß 51 aus der Düsenöffnung 68 ausgestoßen werden können.

Gemäß einer anderen in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform besteht der Rohling 97 aus einem thermoplastischen Kern 87, der bereits von einem üblichen Metallkopfstück 88 in der fertigen Form einschließlich des Rands 89 überzogen ist. Wie in Fig. 2 ist der Rohling von Fig. 5 in der Mitte bei 91 durchbohrt und auch an dem Ende 92 vorgeformt, so daß er unter Druck zu dem rohrförmigen Teil 9 verformt werden kann. An diesem Rohling ist das Kopfstück 88 nur dann vorhanden, wenn der zusätzliche Halt des inneren Flansches 90 erwünscht ist, um das Zündhütchen zu halten.

Sonst wird dieser Rohling ebenso wie der andere in die Verformungsvorrichtung gegeben. Das Kopfstück 88 dient nur als Auskleidung für den Boden des Düsenhohlraums, wie in Fig. 6 gezeigt, und die Bearbeitung erfolgt wie in Fig. 4, wenn der Kolben 53 gesenkt wird.

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Um eine genaue konzentrische Lage und eine gleichmäßige T/andstärke und Formung des Gegenstandes zu erhalten, sind die Führungsverlängerung 15 und der Führungsstift 51 vorgesehene Wenn die Masse starrer verformt werden und der Gegenstand ein geschlossenes Ende haben soll, braucht das Ende des Kolbens nicht geführt zu werden, und der Stift kann fortfallen»

Y/ie die Fig. 3 und 4 zeigen, hat in allen Fällen die fertigen Patronenhülse aus starrem Polyolefin einen ziemlich schweren Kopf 8 von erhöhter Starrheit, die für die Schlagziindung erforderlich ist. Der Kopf wird durch das Zusammenpressen zu der fertigen Form fester gemacht. Damit zusammenhängend und konzentrisch dazu hat die Hülse eine rohrförmige Seitenwand 9, die einen stärker verformten thermoplastischen Kunststoff enthält. Dies verleiht der Seitenwand ausreichend Festigkeit, obwohl sie dünner als der Kopfteil 8 ist.

Die Seitenwand verjüngt sich zu einer Stärke, die als beste für die Druckverformung und für eine Geschoßhülse erkannt wurde. Die fertige Seitenwand ist am stärksten in der Nähe des Kopfes und endet in dem dünnsten Teil 16 an dem offenen Ende, wo die Hülse in irgendeiner geeigneten Weise verschlossen werden kann. Hier ist die Hülse

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insbesondere zum Verschließen durch Umfalten und Verschmelzen mit dem Rest des Geschoßes oder für irgendeinen anderen gleichwertigen Verschluß vorübergehender Natur geeignet, wie er in der USA-Patentschrift 2 582 125 beschrieben ist.

Durch dieses Verfahren wird eine getrennte Wärmehärtung nach der Verformung unnötig.

Der Kopf 8 hat einen Hohlraum 26 für den Zünder sowie den Abziehrand 4 bereits in dem Rohling·

Durch die angegebene Vorrichtung ist es möglich, die gewünschte genau konzentrische Verformung des Kopfes und der Seitenwände zu erreichen, obwohl ein erheblicher Druck auf dem Kolben lastet·

Wenn auch die erfindungsgemäß hergestellten Gegenstände im wesentlichen aus Polyäthylen, Polypropylen oder anderen Olefinpolymerisaten und -mischpolymerisaten bestehen, kann der Kunststoff mit kleinen Mengen geeigneter Alterungsschutzmittel, Färbemittel, Trübungsstoffe und Füllstoffe, wie in der

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USA-Patentschrift 2 466 O38 beschrieben, compoundiert werden.

Die fertige starre Polyäthylenhülse ist nicht nur wasserdichter als eine übliche Papierpatrone, sie schrumpft und quillt auch nicht bei Feuchtigkeitsschwankungen. Die Hülse besitzt Formbeständigkeit selbst über weite Tempe- V

raturbereiche, sie ist praktisch abnutzungsfest wegen ihrer Elastizität und enthält praktisch keine flüchtigen Alterungsschutzmittel und Weichmacher, sie ändert nicht ihre Form und Geschmeidigkeit. Die Hülse und ihre Pulverladung leiden nicht durch Wanderung dieser Bestandteile. Ein Herausschießen am Verschlußende der Seitenwand wird praktisch unmöglich gemacht durch die fortlaufend erhöhte Festigkeit, die beim Altern der Hülse nicht nachläßt. Eine gewünschte gleichmäßige Wandstärke, Verformung und Festigkeit v/erden Λ ringsum erhalten. Zugfestigkeiten von 1120 bis 1540 kg/cm werden normalerweise mit Polyäthylen erzielt, d.h. mindestens die dreifache Festigkeit, wie sie durch Spritzguß der starrsten Form des Kunststoffs erhalten wird·

Eine typische Geschoßhülse vom Kaliber 12 hat einen Kopf von mindestens 3,81 mm Stärke an der Grundflächenöffnung und einen Außendurchmesser an dem Abziehrand von etwa

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20,3 nun» Von 20,3 mm sinkt der Durchmesser des Rohres auf etwa 19,95 mm am offenen Ende, wo die Stärke etwa 5,1 mm beträgt. Am Kopf beträgt die Rohrstärke etwa 10,2 mm. Diese Hülse wird aus einem dicken zylindrischen Rohstück mit einem Außendurchmesser von ungefähr 20,3 mm ausschließlich des Rands, einem Innendurchmesser von etwa 5,8 mm an der Bohrung und einer Mindesthöhe an der Perforation von etwa 12,7 bis 15»9 mm hergestellt. Die Rohrlänge beträgt mindestens etwa 50 bis 75 mm.

Erfindungsgemäß wird ferner ein in Fig. 10 gezeigter Geschoßhülsenkörper 401 vorgeschlagen, der unter Druck aus einem Rohling aus Polyolefin hoher Dichte, z. B. einem Niederdruckpolyäthylen nach Ziegler, geformt wird·

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der Rohling ein verhältnismäs-' sig dickes zylindrisches Rohstück in Form eines Bechers oder eines dickwandigen Rohrs 411, z. B. mit einer Mittelbohrung 412, von der ein Ende 415 einen Zünder aufzunehmen vermag, während das andere Ende z. B. durch die schalenförmigen Vertiefung bei 413 vorgeformt ist, um es zur axialen

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Druckverformung geeignet zu machen· Äußerlich hat das andere Ende des rohrförmigen Rohlings gegenüber der Vertiefung 413 einen G-eschoßhülsenrand 414 zum Herausnehmen der Hülse. An diesem Ende, entsprechend der Grundfläche 420 der fertigen Hülse, hat die Außenseite des Rohlings bevorzugt die Form und Große des Ilülsenendes.

Typische Rohlinge einer Art zeigen die Figo 7 und 9, in beiden besteht der Rohling praktisch vollständig aus Kunststoff. Wahlweise zu dem Vollkunststoffrohling kann dieser, wie in Fig. 8 gezeigt, einen Kunststoffkern 421 haben, der symmetrisch um die Öffnung 422 herum geformt ist und sich in einem praktisch fertigen Geschoßhülsenkopf befindet. Dies ist ein dünner Metallmantel 425 mit einem Rand 426 und an der Bohrung nach innen umgebogen, so daß er dort einen Halteflansch oder Haltefinger 427 für den Zünder bildet. Die Rohlinge können von verschiedener Art sein und in jeder geeigneten Weise, bevorzugt durch Spritzguß, hergestellt werden, der sorgfältig in einer Düse ausgeführt wird, um das Auftreten von unerwünschten Restspannungen und Schichtbildungen zu vermeiden. Ein Ende wird mit einer Vertiefung vorgeformt, um die Druckverformung zu dem entsprechenden Gegenstand vorzubereiteno

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Ein geradlinig begrenzter Hohlraum, wie die parabolische oder hyperbolische Vertiefung 423 von Fig. 8 hat bevorzugt eine innere Oberfläche, die asymptotisch oder tangential zu den Seiten des eingeschlossenen Winkels XTZ von etwa 40° bei Y verläuft, d. h. die bei X und Z mit einer Seite einen Winkel von etwa 15° bis 25° bildet» Bevorzugt wird ein Rohling 431» Fig. 9, mit einer zentralen Öffnung 432 verwendet, von der der Hohlraum sich bei

433 konisch erweitert und mit der Seite 436 einen Winkel von etwa 20° bildet. Konzentrisch zu der Öffnung 432 an dem verjüngten Hohlraum 433 hat der Rohling einen Rand

434 und die Erweiterung 435 für den Zünderrand.

Jeder Rohling kann aus ausgepreßten Stangen und bzw. oder Rohren geschnitten werden. Der Rohling von Fig. 8 kann zweckmäßig durch Spritzguß direkt in einen mit einem Rand versehenen Metallbecher 425 in der endgültigen Form, mit dem die Spritzgußdüse ausgekleidet ist, hergestellt werden·

Die in Fig. 10 angegebene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält als wesentliche !Teile den Hohldüsenkörper 510 zur Aufnahme des thermopla-

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stischen Rohlings, den Düsensockel 511, der an einem Ende des Körpers 510 liegt und den Formkolben 512» Der Kolben wirkt zusammen mit einer angespitzten Verlängerung 515 zum Formen der Öffnung 512 des Rohlings 511.

Bei diesem Verfahren wird der Kolben in die Düse getrieben, um den Kunststoffrohling mit einer Geschwindigkeit M zusammenzupressen, die weit unterhalb der hohen Schlagauspreßgeschwindigkeit liegt, die bei der Metallverformung auftritt und die eine Verflüssigung des verpreßten Materials zur Folge haben kann, eine Gefahr, die erfindungsgemäß vermieden wirdo

Der Kolben 512 hat zwischen seinen Enden eine verjüngte äußere Oberfläche 527, die sich gleichmäßig an einer Seite in einem Maße von etwa 0,003 cm je cm Länge nach dem Ende 530 hin verjüngt, das wiederum nahezu flach, am Rande etwas abgerundet ist und schließlich steiler unter einem Winkel von etwa 20° verjüngt ist und dann in die allmählich verjüngte Oberfläche 527 übergeht. Dieses Ende bildet das innere Ende des hohlen Inneren der fertigen Hülse 401. Die Düsenöffnung läuft durch eine gleichmäßige Verjüngung an einer Seite in einem Maße von etwa 0,003 cm je cm Länge zusammen.

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Bei der Durchführung der Erfindung wird z. B. ein thermoplastischer Rohling 431 vom Kaliber 12 aus linearem Polyäthylen hoher Dihte in die Düsenöffnung gegeben, nachdem die Vorrichtung und der Rohling durch und durch in einer geeigneten Weise, z. B. durch Eintauchen, auf eine Betriebstemperatur von etwa 116⁰C erwärmt worden sind. Temperaturen bis herab zu 21⁰C wurden erprobt, es werden aber mindestens 93⁰C bevorzugt. Der starre Polyäthylenrohling wird dann, nachdem er bevorzugt einen überzug aus einem geeigneten Schmiermittel, z. B. Äthylenglykol, erhalten hat, zusammengepreßt. Kein Teil des Preßlings v/ird gezogen oder verstreckt oder ausgepreßt, wie dies sonst bei der Kunstharzverarbeitung üblich ist.

Wie Fig. 10 zeigt, besteht die fertige Patronenhülse aus starrem Polyolefin in allen Fällen aus einem dünnwandigen Teil 4O9 und einem ziemlich dickwandigen Kopf 4O8 mit erhöhter Starrheit, die für die Perkussionszündung erforderlich ist. Der erhaltene fertige Kopf ist um die Zünderöffnung 405 herum durch die Druokverformung zu der endgültigen Form fester gemacht worden. Die damit zusammenhängende und dazu konzentrische Seitenwand 409 enthält stärker verformten thermoplastischen Kunststoff mit dem gleichen Umfang

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wie der Rohling. Hierdurch wird eine ausreichende Festigkeit der Seitenwand mit der gewünschten Variation von einem zum anderen Ende wie Pig. 11 zeigt, erzielt, obwohl sie dünner ist als der Kopfteil 408„

Bei der fertigen starren Polyäthylenhülse wird ringsherum die gewünschte gleichmäßige Wandstärke, Verformung und Festigkeit erhalten. Die in Längsrichtung erwünschte Streckgrenze von etwa 1330 bis 2450 kg/cm wird regelmässig mit linearen Polyäthylen mit dem höchsten Llolekulargewicht erzielt, wobei die Festigkeit bedeutend höher liegt, als sie durch bloßen Spritzguß des starren Kunststoffes erhalten wird. Nach dem offenen Ende hin steigt die Streckgrenze an, so daß trotz der geringeren Yfandstärlce die Belastbarkeit in Längsrichtung nicht so rasch absinkt wie bei einem Kunststoffrohr mit gleichmäßiger Zugfestigkeit von einem zum anderen Ende«.

Die Verbesserung und Änderung der Festigkeit sowohl in Längsrichtung als auch in Richtung des TJmfangs zeigt Fig. 11 im Vergleich zu der Festigkeit von unbehandeltem

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Kunststoff, die etwa in den schraffierten Bereich fällt. In der Nähe der Grundfläche 20 wird bei einer Wandstärke von etwa 1,07 mm eine Längszugfestigkeit von etwa 1330 kg/cm erhalten. Am anderen Ende 16 steigt sie bei einer Stärke von etwa 0,38 mm auf nahezu 2450 kg/cm an, d.h. auf etwa das Zehnfache derjenigen von unbehandeltem linearem Polyäthylen.

Typische Werte für die Veränderung und Verbesserung in Längsrichtung des Hülsenrohrs 409 zeigt die folgende Tabelle, die in Verbindung mit Pig. 11 zu beurteilen ist.

Tabelle

Abstand von
der Grundfläche in

mm 19,1	20,7	31,7	41,2	44,4	57,1	61,8	66,6
Mittlere Wandstärke in mm 1,06	1,063	0,88	0,795	0,725	0,55	0,474	0,378
Mittlere Streckgrenze in Längsricht. kg/cm2 * 1347		1520		1761	2020		2410
Belastung in kg in Längs richtung 3,17 mm Breite 364		342		326	283		232
Mittlere Streck grenze in Rich tung des Umfangs kg/cm² *	356		375			401
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■ifc Gemessen mit einer "Instron¹¹-Prüfvorrichtung, Modell TTB, mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 5,01 cm je Minute.

Bei allen Ausführungsformen und Beispielen kann das von der Grundfläche entfernte Ende der Hülse in der notwendigen Weise beschnitten werden, um die gewünschte Randform zu erhalten, die von der durch Drucliverformung erhaltenen verschieden ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Pat entan spräche

JI.) Geschoßhülse aus Kunststoff mit verhältnismäßig dünnem Hülsenkörper und verhältnismäßig dicker Bodenkappe, die mit dem einen Ende des Hülsenkörpers verbunden ist und mit diesem ein Stück bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper eine zur Hülsenöffnung abgeschrägte Seitenwand besitzt, deren Stärke von der Bodenkappe zur Hülsenöffnung abnimmt, während die Zugfestigkeit der Seitenwand in der Längsrichtung von der Bodenkappe zur Hülsenöffnung auf mindestens den dreifachen Wert des ursprünglich eingesetzten nicht orientierten Kunststoffes zunimmt.

2. Geschoßhülse nach Anspruch 1, insbesondere für Schrotpatronen, aus Kunststoff mit einer Zündhütchenöffnung in der Bodenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßhülse eine Zugfestigkeit in der Längsrichtung aufweist, die von der Bodenkappe mit einem Wert von bis 281 kg/cm bis zur Hülsenöffnung mit einem Wert von

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1195 bis 2601 kg/cm zunimmt, der Außendurchmesser der Geschoßhülse im allgemeinen konstant ist und der Innendurchmesser abgeschrägt ist und von der Bodenkappe zur Hülsenöffnung zunimmt.

3ο Geschoßhülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkappe aus nicht orientiertem Kunststoff und der Hülsenkörper aus stark orientiertem Kunststoff "bestellte

4. Geschoßhülse nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenkappe von einer Lletallhülse ungeben ist.

5. Geschoßhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangszugfestxgkeit des Hülsenkörpers etwa 316 bis 422 kg/cm beträgt.

6. Geschoßhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Preßverformen eines Rohlings in einem Gesenk hergestellt worden und biaxial orientiert ist.

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7· Geschoßhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit in der Längsrichtung des Hülsenkörpers an der Ilülsenöffnung mindestens 1546 kg/cm beträgt.

8. Geschoßhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, · daß die Hülsenöffnung nach innen zu einem Verschluß gefaltet werden kann, sich ein Auswerferrand von der Bodenkappe nach außen erstreckt, und die Bodenkappe, der Auswerferrand und der Hülsenkörper miteinander verbunden sind und aus einem Stück bestehen.

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