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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metallbehälters. Ein
durch das Verfahren hergestellter Metallbehälter umfasst eine Vielzahl von
inneren Kammern verschiedener Tiefen und Durchmesser, wobei deren
Auslegung in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Anwendungsfall abgeändert werden kann. Die innere
Kammer oder die inneren Kammern kann oder können mit geeigneten Stoffen gefüllt werden
und verwendet werden, um den Inhalt einer weiteren Kammer über eine
chemische Reaktion zu erwärmen
oder zu kühlen.
Der Behälter
kann somit verwendet werden, um Heiz- oder Kühlkomponenten unterzubringen,
um den Inhalt zu wärmen oder
zu kühlen,
wenngleich er auch für
alternative Anwendungen genutzt werden kann, wie zum Beispiel wenn
Nahrungsmittel getrennt aufbewahrt werden müssen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Produktionsverfahren unter Einbeziehung
einer Kombination von inneren Kammern, die geeignet sind, um eine Heiz-
oder Kühlkomponente
aufzunehmen, die zum Wärmen
oder Kühlen
ihres Inhaltes verwendet wird.
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Das
bei der Herstellung des Metallbehälters angewendete Verfahren
kann eine Kombination oder eine Reihe der folgenden Verfahren umfassen:
Tiefziehen, Ziehen/Nachziehen (DRD) und/oder Ziehen/Strecken/Nachziehen
(DSRD), (teilweise) umgekehrtes Nachziehen, Nachziehen der umgekehrten Kammer-
und Bodennachformung in Abhängigkeit von
der Anwendung und der Behältergröße. Beispiele
für solche
Verfahren werden in US-A-5088870
und in WO 99/61326 beschrieben.
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Für eine typische
Ausführung
ist das entwickelte Verfahren wie folgt: Der ursprüngliche
Napf wird in aufeinanderfolgenden Stufen nachgezogen, bis ein Behälter des
richtigen Durchmessers hergestellt wird. Der Behälter wird danach (teilweisem) Nachziehen
unterzogen, um eine innere Kammer einzuführen. Die nächste Stufe umfasst Nachziehen der
inneren Kammer und damit Herstellen zweier innerer Kammern unterschiedlichen
Durchmessers und unterschiedlicher Tiefe. Die endgültige Kammer wird
mittels Bodennachformung hergestellt, welche einen Behälter des
richtigen Außendurchmessers und
der richtigen Höhe
und somit einen fertigen Behälter
richtigen Durchmessers und richtiger Tiefe der inneren Kammer ergibt.
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Die
Anordnung der inneren Kammern des Metallbehälters besteht aus drei inneren
Kammern mit den folgenden typischen Abmessungen: Durchmesser 61,6
mm in einer Tiefe von 4 mm, Durchmesser 53,7 mm in einer Tiefe von
15 mm und Durchmesser 45 mm in einer Tiefe von 73 mm. Der Ausgangswerkstoff
ist herkömmlich
ein doppelt reduziertes Produkt aus hochfestem, hochduktilem kohlenstoffarmem
Stahl mit einer Prüffestigkeit
von 480 bis 720 N/mm2, der auf einer Oberfläche oder
auf beiden Oberflächen
mit einer polymerbeschichteten Folie beschichtet ist. Die Verwendung
von DR-Erzeugnissen gilt nicht ausschließlich für die Auslegung, da es möglich ist,
eine Reihe von SR-Weißblechwalzerzeugnissen
für die
Anwendung herzustellen.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines typischen
Metallbehälters,
der verwendet wird, um eine Heiz- oder
Kühlkomponente
aufzunehmen, die zum Erwärmen
oder Kühlen
des Inhaltes des Behälters
verwendet wird.
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Das
Vormetall für
das Verfahren zur Herstellung des Metallbehälters, der gemäß der Erfindung herzustellen
ist, ist ein doppelt reduzierter hochfester, hochduktiler kohlenstoffarmer
Stahl mit einer Prüffestigkeit
von 480 bis 720 N/mm2. Der größte Kohlenstoffgehalt
für den
Stahl beträgt
typisch 0,05 Gew.-%. Eine typische Spezifikation für diesen
Stahl in Gew.-% ist: C 0,01 bis 0,04; S max. 0,02; P max. 0,015;
Mn 0,15 bis 0,30; Ni max. 0,04; Cu max. 0,06; Sn max. 0,02; As max.
0,01; Mo max. 0,01; Cr max. 0,06; Al 0,02 bis 0,09 und N max. 0,003.
Der Stahl wird durch Warm- oder Kaltwalzen auf ein Maß von typischerweise
zwischen 0,12 mm und 0,30 mm reduziert und durch bekannte geeignete
Heizzyklen und Durchlaufglühen
verarbeitet. Der Stahl weist eine minimale Zipfelbildungsgüte auf.
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Zum
Beispiel ist das eingesetzte Vormetall DR 580 CA 0,24 mm, beschichtet
mit einer PET-Laminatbeschichtung von 0,025 mm (weiß) auf einer Seite
und mit einer PET-Laminatbeschichtung von 0,020 mm (durchsichtig)
auf der anderen Seite.
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Die
Spezifikation dieses Stahls in Gew.-% ist: C 0,012 bis 0,04; S max.
0,02; P max. 0,015; Mn 0,15 bis 0,30; Al 0,025 bis 0,055 und N max.
0,003; zuzüglich
Spurenelemente: Ni max. 0,04; Cu max. 0,06; Sn max. 0,02; As max.
0,01; Mo max. 0,01; Cr max. 0,06.
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Aus
dem Vormetall hergestelltes Band wird einem elektrolytischen Beschichtungsverfahren
unterzogen. In diesem Verfahren wird das Stahlband gereinigt und
gebeizt, bevor es durch ein Galvanisierbad hindurchgeht, in dem
es mit einer dünnen Schicht
aus Chrommetall, typischerweise von einer Dicke von 0,010 mm, beschichtet
wird, gefolgt von einer dünnen
Schicht aus Chromoxid, erneut typischerweise mit einer Dicke von
0,010 mm. Alternativ dazu kann Weißblech oder ein anderer geeigneter
Trägerwerkstoff
eingesetzt werden.
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Das
Band wird danach mit einem Polymermaterial beschichtet. In diesem
Verfahren wird eine Schicht aus PET (Polyethylenterephthalat) und/oder PP
(Polypropylen) mit der Oberfläche
des metallischen beschichteten Stahlbandes oder Stahlbleches unter
Einsatz von Hitze und Druck verbunden.
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Die
Folien werden so koextrudiert, dass die Bindeschicht von 0,002 mm
zuerst mit dem Stahl in Berührung
kommt und eine starke Bindung ausbildet. Nachdem die Bindung mit
dem Trägerwerkstoff
ausgebildet worden ist, werden die Polymerfolien geschmolzen und
einige Sekunden lang oberhalb der Rekristallisationstemperatur gehalten,
bevor sie rasch auf unterhalb ihrer Erweichungstemperatur abgeschreckt
werden.
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Dies
ergibt eine amorphe Struktur in dem PET und eine minimalkristalline
Struktur in dem PP. Das Verfahren des Beschichtens des Bandes kann ein
Vollstempelverfahren oder ein Beschichtungsverfahren sein. Typischerweise
liegt die Dicke des äußeren Polymers
in dem Größenbereich
von 0,025 mm und das innere Polymer liegt zwischen 0,015 und 0,030
mm. Beschichtungsverfahren und Polymerfolien anderer Struktur und
Zusammensetzung als die hier diskutierten können eingesetzt werden.
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Tiefziehen
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Das
Band, entweder in Blechform oder in Coilform, wird im vorgewachsten
Zustand zu einer Nachziehpresse zugeführt oder bei dem Einlauf in das
Nachziehsystem durch eine Wachsmaschine hindurchgeführt. Der
Wachs kann essbar und auf Erdölbasis
sein und ein Filmgewicht in dem Bereich von 5 bis 20 mg/ft2 aufweisen. Scheiben werden aus dem Blech
oder Band gestanzt. Der Napf wird in einem Arbeitsgang und unter
Verwendung einer Matrize typischerweise in dem Bereich von 150 mm
bis 300 mm gezogen.
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Der
Durchmesser ist abhängig
(mit dem Maß)
von der geforderten Dosengröße und der
Art der Anwendung. Das Ziehverhältnis
(das heißt
das Verhältnis
des Durchmessers der Scheibe zu dem des Napfes) liegt typischerweise
in dem Bereich von 1,0 bis 2,0 : 1. Die Geometrie der Werkzeugausrüstung wird
in Kombination mit der richtigen Niederhaltekraft ausgelegt, um
eine Reduzierung der Wanddicke in dem Napfziehschritt von bis zu
20% zu ergeben, jedoch kann dies in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall
mit einer geringeren oder größeren Reduzierung
erzielt werden.
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Dies
wird mit einem Matrizenradius von typischerweise zwischen 0,5 mm
und 6,5 mm und mit einer parallelen Gratbahnlänge von bis zu 10 mm erreicht.
Die Niederhaltekraft wird durch Einsatz eines verstärkten Luftdruckes
von bis zu 200 psi erzielt, der in eine Reihe (typischerweise drei)
von internen Vervielfältigungskolben
eingeführt
wird. Der Ziehspalt ist wichtig und wird durch das Vormetallmaß gesteuert, und
Beschichtung und Spalte von 1,20 bis 2,50 Mal der anfänglichen
Gesamtlaminatdicke werden typischerweise verwendet.
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Der
Stanznasenradius wird sorgfältig
kontrolliert, um das erforderliche Ziehen/Strecken zu erzielen und
gleichzeitig nachfolgende Dosenwandmarkierungen zu minimieren, die
zu Laminatbruch führen
können.
Normalerweise sind Stanznasenradien in dem Bereich von 0,5 mm bis
10 mm erforderlich.
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Erste Nachzieh-Verarbeitung
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Der
Tiefziehnapf wird an die Zieh-/Streck-Nachzieh-Presse übergeben,
die Werkzeugausrüstung
für den
ersten und den zweiten Nachziehvorgang enthält. Der Durchmesser des Napfes
wird in dem ersten Nachzieh-Vorgang mit einem Ziehverhältnis in
dem Bereich von 1,0 bis 1,7 : 1 reduziert sowie mit einer Wanddickenreduzierung
der Eintritts-Napfwanddicke von typischerweise 25%, jedoch kann
dies in Abhängigkeit
von dem Anwendungsfall mit einer geringeren oder einer größeren Reduzierung
(in dem Bereich von 10% bis 60%) erreicht werden.
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Die
Wanddickenreduzierung wird durch ein Streckverfahren erzielt. Die
Wanddickenreduzierung wird mit dem Ziehverhältnis ausgeglichen und durch Verwendung
einer Druckhülse
und Stempelgeometrie in Kombination mit kontrollierter Niederhaltekraft erreicht.
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Die
Geometrie der Werkzeugausrüstung
ist typischerweise wie folgt: Druckhülsendurchmesser bis 0,66 mm
kleiner als der Innendurchmesser des Tiefziehnapfes; Druckhülsenradius
bis 2,0 mm; Matrizenradius bis 2 mm mit einer parallelen Gratbahnlänge bis
5 mm.
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Die
Niederhaltekraft wird durch Verwendung von Luftdruck von bis zu
100 psi erzielt, der in eine Gruppe aus zwei oder mehr internen
Vervielfältigungskolben
zugeführt
wird.
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Die
Positionierung des Napfes auf dem Stempel wird durch eine Aufnahmevertiefung
mit einem Durchmesser, der an den Tiefziehnapf angepasst ist, bewirkt,
wobei eine Zulage für
die Dicke des eigentlichen Laminats vorgesehen wird. Der Radius des
Aufnahmedurchmessers bei an dem Boden der Aufnahme befindlicher
Matrize liegt in dem Bereich von 0,10 bis 2,00 mm.
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Der
Stanzstempel ist parallel über
seine Länge
und der Spalt zwischen dem Stempeldurchmesser und der Matrize (pro
Seite) wird normalerweise auf zwischen 1,20 und 1,50 Mal der Dicke
des Ausgangslaminats kontrolliert. Der Stempelradius ist wichtig,
um das erforderliche Strecken zu erzielen und gleichzeitig Wandmarkierung
zu minimieren, die zu Laminatbruch führen kann. Typischerweise werden
Stanznasenradien in dem Bereich von 1 mm bis 3 mm verwendet.
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Zweite Nachzieh-Verarbeitung
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Der
erste Nachziehnapf wird zu der Streck-Nachzieh-Presse zurückgeführt, wobei
eine Station die zweite Nachzieh-Werkzeugausrüstung enthält. Der
Napfdurchmesser wird bei diesem Vorgang auf den endgültigen Metallbehälter-Durchmesser
reduziert, typischerweise 211, kann jedoch in Abhängigkeit
von der Anwendung variiert werden. Das Ziehverhältnis liegt normalerweise in
dem Bereich 1,0 bis 1,7 : 1 und bei einer Wanddickenreduzierung der
Eintritts-Napfwanddicke von typischerweise 25%, jedoch kann dies
in Abhängigkeit
von der Anwendung mit einer geringeren oder größeren Reduzierung (in dem Bereich
von 10% bis 60%) erzielt werden.
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Die
Wanddickenreduzierung wird erneut durch ein Streckverfahren unter
Verwendung einer Kombination aus Druckhülse und Matrizengeometrie mit
kontrollierter Niederhaltekraft erzielt. Die richtige Auswahl des
Durchmesser-Reduzierungsverhältnisses,
um die fertige Dose zu erzielen, ist ebenso wichtig, um einen erfolgreichen
Streckvorgang zu ermöglichen.
Die typischerweise verwendete Werkzeugausrüstung ist wie folgt: Druckhülsendurchmesser
bis 0,30 mm kleiner als der Innendurchmesser des ersten Tiefziehnapfes;
Druckhülsenradius
bis 2,0 mm; Matrizenradius bis 2 mm mit einer parallelen Gratbahnlänge von
bis zu 5 mm.
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Die
Niederhaltekraft wird durch Verwendung von Luftdruck von bis 100
psi erzielt, der zu zwei oder mehr internen Vervielfältigungskolben
zugeführt
wird. Die Anordnung des Napfes auf der Matrize wird durch eine Aufnahmevertiefung
mit einem Durchmesser, der dem Tiefziehnapf angepasst ist, erreicht, wobei
eine Zulage für
die Dicke des eigentlichen Laminats vorgesehen wird. Der Radius
des Aufnahmedurchmessers bei an dem Boden der Aufnahme befindlicher
Matrize liegt in dem Größenbereich
von 0,10 bis 2,00 mm.
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Der
Stanzstempel ist parallel über
seine Länge
und der Spalt zwischen dem Stempeldurchmesser und der Matrize (pro
Seite) wird normalerweise auf zwischen 1,00 und 1,20 Mal der Dicke des
Ausgangslaminats kontrolliert. Der Stempelradius ist wichtig, um
das erforderliche Strecken zu erzielen und gleichzeitig Wandmarkierung
zu minimieren, die zu Laminatbruch führen kann. Typischerweise werden
Stanznasenradien in dem Bereich von 1 mm bis 3 mm verwendet.
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Spaltsteuerung
oder festgestelltes Ziehen wird in den Nachziehstufen verwendet,
um Abscheren von dicken Stellen oder die Bildung von Laminat-Whiskers
zu vermeiden. Bei Verwendung von Spaltsteuerung werden in Abhängigkeit
von dem verwendeten Laminat-Einsatzmaterial Spalte von 0,10 bis
0,15 mm zwischen der Druckhülse
und der Matrizenvorderseite verwendet. Das eingesetzte Gesamtmetallbehälterwanddengeln
beträgt
in Abhängigkeit von
der Endverwendung des Behälters
5% bis 40%.
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Der
zweite Nachziehbehälter
(das heißt
der endgültige
Behälterdurchmesser)
wird an eine andere Nachziehpresse übergeben, die Werkzeugausrüstung für umgekehrtes
Nachziehen für
die innere Kammer, Nachziehen der umgekehrten Kammer und Bodennachformen
aufnehmen kann.
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Stülpziehvorgang
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Der
Behälter
wird einem Stülpziehvorgang unterzogen,
um eine erste innere Kammer herzustellen. Das Ziehverhältnis für die erste
innere Kammer liegt normalerweise in dem Bereich von 1,0 bis 1,7
: 1, wobei keine (beziehungsweise begrenzte) Wanddickenreduzierung
anstelle der inneren Tiefe durch eine Reduzierung der Höhe des eintretenden
zweiten Nachziehbehälters
erzielt wird. Um Wanddickenreduzierung zu verhindern, sind die richtige
Auswahl des Matrizenradius, des Stempelradius und kontrollierter Niederhaltedruck erforderlich.
Die Werkzeugausrüstungsgeometrie
ist typischerweise wie folgt: Matrizen-Außendurchmesser bis 0,60 mm
kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Nachzieh-Dose; Matrizen-Außenradius
bis 2,0 mm; Matrizenradius bis 5 mm mit paralleler Gratbahnlänge bis
5 mm.
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Die
Niederhaltekraft wird durch Verwendung von Luftdruck von bis 100
psi erzielt, der in eine Gruppe von zwei oder mehr flexiblen Druckkammern zugeführt wird.
Die Positionierung des Napfes auf der Druckhülse wird durch eine Aufnahmevertiefung
mit einem Durchmesser, der der zweiten Nachzieh-Dose angepasst ist,
erreicht, wobei eine Zulage für
die Dicke des eigentlichen Laminats vorgesehen wird. Der Radius
des Aufnahmedurchmessers bei an dem Boden der Aufnahme befindlicher
Matrize liegt in dem Größenbereich
von 0,10 bis 2,00 mm.
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Der
Stanzstempel ist parallel über
seine Länge
und der Spalt zwischen dem Stempeldurchmesser und der Matrize (pro
Seite) wird normalerweise auf zwischen 1,00 und 1,40 Mal der Dicke
des Ausgangslaminats kontrolliert. Der Stempelradius ist wichtig,
um Wandmarkierung zu minimieren oder zu begrenzen, anstelle dessen
wird er verwendet, um die Behälterwand
zu ziehen, um die innere Kammer herzustellen. Der Stanznasenradius
in dem Bereich von 2 mm bis 7,5 mm wird typischerweise verwendet. Die
Tiefe des Stülpziehens
wird mittels eines Anschlags gesteuert. Die Tiefe des Stülpziehens
ist abhängig
von der Anwendung und liegt typischerweise zwischen 10 und 100 mm.
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Nachziehen der Umkehrkammer
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Der
Umkehrkammer-Behälter
wird an die nächste
Vorgangsstation übergeben,
wo Nachziehen der Umkehrkammer durchgeführt wird. Die innere Kammer
des Behälters
wird über
einen Teil ihrer Tiefe zu einem kleineren Durchmesser nachgezogen,
das heißt
zwei unterschiedliche Kammerdurchmesser und Kammertiefen. Das bei
der Reduzierung der inneren Kammer verwendete Ziehverhältnis liegt
normalerweise in dem Bereich von 1,0 bis 1,7 : 1. Die Zunahme der
Höhe der
inneren Kammern wird durch eine Reduzierung des stülpgezogenen
Dosenbodendurchmessers und eine Reduzierung der Bodendicke bewirkt.
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Die
Bodendickenreduzierung wird erneut durch ein Streckverfahren unter
Verwendung einer Kombination aus Druckhülse, Stempel- und Matrizengeometrie
mit kontrollierter Niederhaltekraft erzielt. Die richtige Auswahl
des Innendurchmesser-Reduktionsgrades,
um die geforderten inneren Parameter zu erzielen, ist wichtig, um
einen erfolgreichen Vorgang zu erzielen.
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Die
verwendete Geometrie der Werkzeugausrüstung ist typischerweise wie
folgt: Außendurchmesser
bis 0,60 mm kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Nachziehdose;
Matrizenradius bis 5 mm bei paralleler Gratbahnlänge bis 5 mm.
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Die
Niederhaltekraft wird durch Verwendung von Luftdruck von bis zu
100 psi erzielt, der in eine Gruppe aus zwei oder mehr flexiblen
Druckkammern zugeführt
wird. Die Anordnung des Napfes auf der Druckhülse wird durch die innere Kammer
von dem Stülpziehvorgang
erzielt, wobei der Durchmesser 0,60 mm kleiner ist als die innere
Kammer für
Dosenpositionierung, so dass die Dicke des Laminats entsprechend
berücksichtigt
werden kann.
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Der
Stanzstempel ist parallel über
seine Länge
und der Spalt zwischen dem Stempeldurchmesser und der Matrize (pro
Seite) wird normalerweise auf zwischen 1,10 und 1,40 Mal der Dicke
des Ausgangslaminats kontrolliert. Der Stempelradius ist wichtig,
um das erforderliche Strecken zu erzielen. Typischerweise werden
Stanznasenradien in dem Bereich von 2 mm bis 7,5 mm verwendet.
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Die
Tiefe des Nachziehens wird durch einen Anschlag gesteuert. Die Tiefe
des Nachziehvorganges ist abhängig
von der Anwendung und liegt typischerweise zwischen 10 und 100 mm.
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Bodennachformen
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Der
Nachziehbehälter
wird an die abschließende
Bearbeitungsstation für
diese Anwendung übergeben,
an der Boden-Nachformen durchgeführt wird.
Die endgültige
innere Kammer wird für
eine vorgegebene Tiefe auf die Kammer des größten Durchmessers nachgeformt
(das heißt
drei unterschiedliche Kammerdurchmesser und -tiefen). Das bei der Reduzierung
der inneren Kammer verwendete Ziehverhältnis liegt normalerweise in
dem Bereich von 1,0 bis 1,4 : 1; dabei erfolgt keine Wanddickenreduzierung,
anstelle dessen wird die Innentiefe für diese abschließende Kammer
durch eine Reduzierung von der Höhe
des eintretenden zweiten Nachziehbehälters erzielt.
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Um
Wanddickenreduzierung zu verhindern, ist eine richtige Auswahl des
Matrizen- und Stempelradius erforderlich. Die Werkzeugausrüstungsgeometrie
ist typischerweise wie folgt: Stempel-Außendurchmesser bis 0,60 mm
kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Nachziehdose; Stempel-Außenradius bis
2,0 mm; Stempel-Innenradius bis 2,0 mm; Matrizenradius bis 2,0 mm
mit paralleler Gratbahnlänge
bis zur Anwendungsforderung.
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Die
Bodennachformkraft wird durch die Reaktion zwischen dem Stempel
und der Matrize, die zur Anwendung der Bodenform verwendet wird,
aufgebracht.
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Die
Positionierung des Behälters
auf der Matrize wird mittels einer Aufnahmevertiefung mit einem Durchmesser,
der an den zweiten Nachziehbehälter angepasst
ist, bewirkt, wodurch eine Zulage für die Dicke des eigentlichen
Laminats vorgesehen wird. Der Radius des Aufnahmedurchmessers bei
an dem Boden der Aufnahme befindlicher Matrize ist rechtwinklig.
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Die
Tiefe des Nachziehens wird durch einen Anschlag gesteuert. Der Stempel
federt auf der Matrizenvorderseite bei einer vorgegebenen Tiefe
für die
Anwendungsforderungen durch.
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Nach
dem abschließenden
Bearbeitungsvorgang wird der Behälter
abgegratet (dies kann nach dem zweiten Nachziehvorgang erfolgen)
und durch einen Ofen geführt.
Dieser Ofen wird typischerweise auf 200 bis 230°C gehalten und die Durchlaufzeit
beträgt
typischerweise zwischen einer Minute und drei Minuten. Die ermöglicht das
Entfernen von Erdölwachs-Schmiermittel zu
einem solchen Grad, dass sich keine Störung mit dem Aufbringen von
Druckfarben ergibt, die zum Dekorieren der Dose verwendet werden.
Es erhöht
weiterhin die Oberflächenenergie der
PET-Beschichtung auf wenigstens 38 Dyn/cm, was die Benetzbarkeit
der PET-Oberfläche
gegenüber
Druckfarben erhöht.
Der Temperaturzyklus in dem Ofen wird so gewählt, dass Rekristallisation
des PET durch rasche Temperaturanstiegs- und Abkühlungszyklen minimiert wird.
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Das
Bedrucken wird gegenwärtig
unter Verwendung herkömmlicher
Maschinentechnik durchgeführt,
die wärmehärtende Druckfarben
auf die Außenfläche der
Dose aufbringen. Erneut wird Rekristallisation des PET wie oben
beschrieben minimiert. Alternativ dazu kann eine Schrumpffolienbanderole bei
niedrigeren Temperaturen aufgebracht werden.
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Die
Erfindung wird nunmehr unter Verweis auf die anhängenden Zeichnungen weiter
beschrieben werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 veranschaulicht fünf Stufen eines Tiefziehvorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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2 veranschaulicht zwei Stufen eines ersten
Zieh-/Streck-/Nachzieh-Vorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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3 veranschaulicht fünf Stufen eines zweiten Zieh-/Streck-/Nachzieh-Vorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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4 veranschaulicht sechs Stufen eines Stülpziehvorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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5 veranschaulicht sechs Stufen eines Nachziehvorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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6 veranschaulicht fünf Stufen eines Bodennachformvorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt fünf Stufen eines Tiefziehvorgangs
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Die fünf Stufen werden mit A bis
E bezeichnet. Stufe 1A zeigt ein Vormetallband 1 aus
laminiertem Stahlband, das zwischen einem Ziehkissen 2 und
einem Rohling und einer Matrize 3 gehalten wird. Eine Scheibe
des geforderten Durchmessers wird durch Abwärtsbewegung eines Messers 5 aus
dem Band ausgeschnitten (siehe 1B). Ein
Stempel 6 (1C und 1D) wird
danach nach unten bewegt, wobei die Scheibenkanten zwischen den
gegenüberliegenden
Flächen
des Ziehkissens 2 und der Ziehmatrize 3 eingeschlossen
sind. Dabei wird ein Napf 7 ausgebildet, der mittels Luftdruck
aus der Matrize entfernt wird (siehe 1E).
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird der Napf danach
für ein
erstes Nachziehen auf einer Matrize platziert. Diese Stufe wird
in 2A veranschaulicht. Die Matrize wird mit einer
Formlippe 9 ausgebildet und weist einen gekrümmten ringförmigen Vorsprung 10 auf,
der von ihrer Oberseite nach innen vorsteht. Wie in 2B ersichtlich
ist, bewegen sich eine Druckhülse 11 und
ein Stempel nach unten und innerhalb einer Seitenwand des Napfes 7.
Der Außenrand
des Napfbodens sitzt zwischen gegenüberliegenden Flächen der
Druckhülse 11 und
der Matrize 8. Der Spalt zwischen diesen Teilen ist lediglich
ausreichend, um die Bewegung des Napfes 7 zu begrenzen,
nicht jedoch um eine Kraft aufzubringen, die ausreichend ist, um
den Napf zu verformen oder abzustrecken. Wenn der Stempel nach unten
bewegt wird, wird die Napfwand gestreckt, um die Napfhöhe zu vergrößern.
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Dieser
Streckvorgang ist aus 5 deutlicher
erkennbar. Es wird ersichtlich sein, dass die Napfwand zwischen
dem Vorsprung 10 und der Stempelunterseite weder in Berührung mit
der Matrize 8 noch mit der Seitenwand des Stempels 12 ist. Bewegung
des Napfes zwischen der Druckhülse 11 und
der Matrize 8 und über
den krummlinigen Vorsprung 10 wird beschränkt, um
Strecken der Napfwand zu bewirken. Nach dem Strecken wird der Napf durch
Luftdruck ausgestoßen
(siehe 2E).
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Unter
Bezugnahme auf 3 verwendet der zweite
Nachziehvorgang die gleiche oder eine ähnliche Druckhülse und
Matrize wie die in dem ersten Nachziehvorgang verwendeten. Diese
sind dementsprechend mit den gleichen Verweisziffern bezeichnet
worden. In 3 wird der Napf 7 erneut
in der Position auf der Matrize 8 gezeigt; siehe 3A.
Die Druckhülse 11 wird
wie in 3B gezeigt nach unten bewegt,
um die Hülse
in dem Napf 7 zu positionieren. Erneut soll der Abstand
zwischen der Hülse 11 und der
Matrize 8 die Bewegung des Napfes begrenzen, diese Bewegung
jedoch nicht ausschließen.
Ein Stempel 14 wird nach unten in Eingriff mit dem Napfboden
bewegt, um die Napfseitenwand erneut zu strecken und Längsstreckung
derselben zu bewirken. Dieser Streckvorgang läuft wie in Bezug auf 2 beschrieben ab. Dieser Streckvorgang
wird in den 3C und 3D gezeigt.
Der vollständig
gestreckte und geformte Napf wird mittels Luftdruck ausgestoßen (siehe 3E).
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4, die den umgekehrten Nachziehvorgang
betrifft, veranschaulicht, wie die erste innere Kammer aufgebracht
wird. Der Napf 7 wird für
umgekehrtes Nachziehen für
die erste innere Kammer auf der Druckhülse 15 platziert.
Diese Stufe wird in 4A veranschaulicht. Wie in 4b zu
erkennen ist, bewegt sich die Matrize 14 nach unten und
positioniert sich in dem Napf 7. Die Matrize 14 setzt
ihre Abwärtsbewegung
fort und drückt
dabei die Druckhülse 15 in
die gleiche Richtung, wodurch der Napf 7 über den
feststehenden Stempel 16 gezogen wird, was zu einer Reduzierung
der Höhe
des zweiten Nachziehnapfes führt
(das heißt,
der Werkstoff wird nicht dünner,
sondern an eine neue Position bewegt, und zwar aufgrund des aufgebrachten
minimalen Niederhaltedrucks). Die Tiefe der inneren Kammer wird
durch einen Anschlag bei einer beschriebenen Verschiebung kontrolliert.
Dieser Vorgang bringt die erste innere Kammer auf; siehe 4D.
Die Matrize 14 beginnt ihre Aufwärtsbewegung wie in 4E veranschaulicht.
Nach dem umgekehrten Nachziehvorgang wird der Napf 7 mittels
Luftdruck ausgestoßen;
siehe 4F.
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In 5 wird das Nachziehen der ersten inneren
Kammer veranschaulicht, welches zwei innere Kammern unterschiedlichen
Durchmessers und unterschiedlicher Tiefe erzeugt. Der Napf 7 wird
für das Nachziehen
der ersten inneren Kammer auf der Druckhülse 18 platziert.
Diese Stufe wird in 5A veranschaulicht. Wie in 5B zu
erkennen ist, bewegt sich die Matrize 17 nach unten und
positioniert sich in dem Napf 7. Die Matrize 17 setzt
ihre Abwärtsbewegung
fort und klemmt den Napf 7 zwischen sich und der Druckhülse 18;
siehe 5C. Die Matrize 17 setzt
die Abwärtsbewegung
fort und drückt
dabei die Druckhülse 17 in
die gleiche Richtung, wodurch der Napf 7 über den
feststehenden Stempel 19 gezogen wird. Wenn sich die Matrize 17 nach
unten bewegt, wird der Napfboden im Durchmesser reduziert, wodurch
zwei innere Kammern unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher
Tiefe erzeugt werden; siehe 5D. Die
Tiefe der inneren Kammer wird durch einen Anschlag an einer beschriebenen
Verschiebung kontrolliert. Die Matrize 17 beginnt ihre
Aufwärtsbewegung
wie in 5E veranschaulicht. Nach dem
umgekehrten Nachziehvorgang wird der Napf 7 mittels Luftdruck
ausgestoßen;
siehe 5F.
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6 beschreibt den Vorgang der Bodennachformung,
bei dem die erste innere Kammer (für diese Anwendung) auf die
Dose aufgebracht wird. In 6 ist der
Napf in der Matrize 21 positioniert, um den Bodennachformungs-Vorgang
zu bewirken; siehe 6A. Wie in 6B zu
sehen ist, bewegt sich der Stempel 20 nach unten und positioniert
sich in dem Napf 7. Der Stempel 20 setzt seine
Abwärtsbewegung
in Eingriff zwischen dem Napf 7, sich selbst und der Matrize 21 fort.
Wobei die dritte Vertiefung aufgebracht wird, erneut aufgrund einer
Reduzierung von der Eintritts-Napfhöhe, wie in Bezug auf 4 erläutert
wurde. Dieser Bodennachform-Vorgang wird in 6C und 6D gezeigt.
Der Stempel 20 beginnt seine Aufwärtsbewegung, und der vollständig geformte
Napf 7 wird mittels Luftdruck ausgestoßen; siehe 6E.
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Der
Vorteil einer solchen zweiteiligen Dose gegenüber der dreiteiligen Variante
besteht darin, dass es kein Falzen der Wärmeaustauscheinheit an den
geschweißten
Zylinder gibt, wodurch das Problem von Korrosion beseitigt wird,
das bei dem Falzen des Zylinders an die Wärmeaustauscheinheit auftritt.