ES2227772T3 - Un metodo para la produccion de latas metalicas y latas metalicas producidas segun el mismo. - Google Patents
Un metodo para la produccion de latas metalicas y latas metalicas producidas segun el mismo.Info
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Abstract
UN PROCESO PARA LA PRODUCCION DE LATAS METALICAS (7) A PARTIR DE UN MATERIAL (1) QUE COMPRENDE UNA TIRA DE ACERO SUAVE U HOJA REVESTIDA POR CADA UNA DE SUS SUPERFICIES CON UN REVESTIMIENTO ESTRATIFICADO COHERENTE DE UN MATERIAL POLIMERICO TERMOPLASTICO. EL PROCESO CONSISTE EN UNA O MAS ETAPAS DE REESTIRADO EN EL QUE EL GROSOR DE LAS PAREDES LATERALES SE REDUCE SEGUN UNA OPERACION DE ESTIRADO Y EN LA BASE DE LA LATA SE FORMA UNA BOVEDA PROYECTADA HACIA EL INTERIOR BORDEADA POR UNAS PAREDES VERTICALES QUE FORMAN UN ANGULO DE 0 A 5 (GRADOS) RESPECTO A LA VERTICAL.
Description
Un método para la producción de latas metálicas y
latas metálicas producidas según el mismo.
La presente invención se refiere a un método para
la producción de latas metálicas y latas metálicas producidas según
el mismo.
Las latas metálicas tales como las latas de
bebida, son generalmente producidas en base a dos piezas en un
proceso en el cual la base y la pared son formadas desde una sola
plancha del material de inicio. Este proceso es conocido como
Proceso de trazado y pared de hierro (DWI.) En este proceso el
material inicial es aluminio u hojalata y el espacio es cortado y
dibujado en un moldeado que es formada a su vez en un armazón por
medio de un rebajamiento de las paredes. El estiramiento es
conseguido por el forzamiento del moldeado a través de una serie de
aros anulares usando una perforadora, el hueco entre cada aro y la
perforadora gradualmente va decreciendo en cuanto el metal se va
haciendo mas duro. Luego la lata es limpiada y barnizada
internamente y externamente con lacas orgánicas que protegen contra
la corrosión y decoración de las superficies externas de la lata.
Este proceso (DWI) tiene dos grandes inconvenientes. El primero, el
equipamiento requerido es caro y es normalmente sólo justificable
gastar mucho si se van a producir grandes cantidades de latas. En
segundo lugar, este proceso es contrario al medioambiente porque
grandes cantidades de agua son necesarias para enfriar y limpiar
cada lata y solventes y otros orgánicos son emitidos durante el
proceso de laqueado. WO-A- 8302577 revela un típico
proceso de DWI.
Un proceso alternativo es el conocido como
trazado y retrazado (DRD). En este proceso el moldeado original es
trazado en etapas secuenciales para producir una lata con el
correcto diámetro y altura. El material inicial es normalmente
hierro cubierto en electro-cromo (ECCS) previamente
cubierto con una laca. Este DRD tiene ventajas en términos de
simplicidad, es más favorable al medioambiente y se necesita menos
capital. Sin embargo, se necesita más metal para producir cada una
de las latas y la laca protectora no ofrece suficiente protección
contra la corrosión una vez que la lata ha sido producida.
Esta invención trata de aliviar varios de los
problemas asociados con el proceso convencional de producir latas,
algunos de los cuales han sido expuestos arriba. En particular, la
invención se va a referir a las dificultades asociadas con la forma
de las latas, especialmente en lo que se refiere a la curvatura. La
curvatura de la lata tiene que soportar internamente grandes
presiones si quiere cumplir con los estándares industriales
(normalmente 0.15-0.16 mm). Convencionalmente, las
latas de DWI están internamente bañadas con una laca de spray que
debe cubrir todo el metal expuesto. Esto es difícil de conseguir en
superficies cercanas a la vertical o en un radio cerrado. Una
curvatura una lata de DWI puede ser reformada después de echar la
laca en spray a una geometría alterada. Por lo tanto, esta
invención quiere lograr la geometría deseada sin la necesidad de
reformarla.
Este objeto puede ser realizado por un proceso de
acuerdo a la reivindicación 1 y una lata de metal de acuerdo a la
reivindicación 10.
El presente invento es un proceso para producir
latas de metal a partir de una materia prima, comprimiendo una
lámina de acero de bajo carbono o una hoja cubierta en cada una de
las superficies con un material termoplástico de polímero. El
proceso incluye uno o más estadios de trazado en los cuales las
paredes laterales son reducidas en grosor mediante una operación de
estiramiento, y formando en la base de la lata una curvatura
proyectada internamente que sea bordeada por paredes que mantengan
un ángulo de entre 0º y 5º con la vertical.
La materia prima preferiblemente consta de una
lámina u tira de acero de bajo carbono de menos de 0.25 mm de grosor
y cubierta en cada una de sus superficies con capas o películas
laminadas de un polímero termoplástico, siendo la capa laminada de
suficiente entereza para aguantar las reducciones de grosor de hasta
un 40%.
El polímero laminado puede constar de películas o
capas de tereftalato polietileno y polipropileno. Sin embargo,
pueden ser usados otros materiales para dicha película. Las
películas pueden ser añadidas a las superficies de la materia prima
usando calor y presión. Las películas pueden ser extrudidas creando
una película de aproximadamente 2 \mum mediante un primer
contacto con la materia prima seguido de una capa de película de
polímero, la cual después es calentada y enfriada para producir una
estructura amorfa en el polietileno tereftalato y una estructura
cristalina mínima en el polipropileno.
Preferiblemente, el proceso constituye una
operación inicial de formación del moldeado, seguido de una primera
y segunda operación de estiramiento de los distintos trazados.
Pueden ser introducidos adicionales cambios en los trazados. La
base de la lata puede ser formada incluyendo una curvatura interior
hecha durante o inmediatamente seguida al segundo estrechamiento.
El estrechamiento es preferiblemente conseguido mediante la
restricción, pero impidiendo el movimiento del moldeado entre las
dos partes opuestas de la manga de presión.
Preferiblemente, el proceso provee una lata de
metal cuyo grosor de las paredes está alrededor de entre 5 a 40%
menos que el grosor de su base.
En otro aspecto, el invento provee un proceso de
producción de latas de metal a partir de una materia prima mediante
la compresión de una tira o lámina de acero de bajo carbono
cubierto en cada una de las superficies con una coherente capa de
laminado de un material polímero termoplástico, el proceso incluye
una o más estadios de rediseño en los cuales las paredes laterales
son reducidas en grosor mediante una operación de estiramiento.
Como ejecución preferente del presente invento
las latas de dicha materia prima son doblemente reducidas debido a
la alta ductilidad del acero bajo carbono teniendo una fuerza que
oscila entre 480 a 690 N/ mm^{2}. El máximo nivel de carbono para
el acero es normalmente de 0.05% por peso. Una especificación
típica por este acero es por porcentaje de peso,
C0.01-0.04; S 0.02 máx., P 0.015 máx.; Mn
0.15-0.30; Ni 0.04 max; Cu 0.06 max; Sn 0.02 máx.;
As 0.01 max; Mo 0.01 max; Cr 0.06 max; Al 0.02-0.09
y N^{2} 0.003 max. El acero es reducido en grosor mediante el
paso por calor o frío hasta una calibre de entre 0.12 mm y 0.25 mm
y es procesado por los conocidos ciclos de calentamiento y continuo
templado. El acero tiene un mínimo de dureza y de fuerza de
alrededor de 500 a 600 N/ mm^{2}.
Normalmente, el acero es de una gran ductilidad
conocida como TENFORM DR (RTM).
La lámina o tira producida de la materia prima
puede ser sujeta a un proceso de bañado electrolítico. En este
proceso, la tira de acero es limpiada y puesta en vinagre antes de
ser pasados a un baño en el cual es cubierto con una delgada capa
de metal cromo (de un grosor de 0.01) seguido de una delgada capa
de óxido de cromo (también de un grosor de 0,01). Alternativamente,
pueden usarse hojalata, placa negra u otros.
La hoja es entonces laminada con un material
polímero, conocido con el nombre de "Ferrolite" (RTM). En este
proceso de laminación una película de PET (polietileno tereftalato)
y/o PP (polipropileno) y/o nylon tanto separadamente como
simultáneamente es unida a la superficie de la tira o hoja de acero
usando calor y presión. Las películas son coextrudidas por lo que
una capa unida de \sim2 \mum hace primer contacto con el acero y
forman una fuerte unión o enlace. . Después de que este enlace es
formado con sustrato las películas de polímeros son fundidas y
sostenidas por encima de las temperaturas de recristalización por
unos segundos antes de que rápidamente sean enfriadas por debajo de
sus temperaturas de ablandamiento. Esto produce una estructura
amorfa en el PET y una mínima estructura cristalina en el PP.
De este proceso de laminación no se producen
emisiones de disolvente.
Normalmente, la capa del polímero externo tiene
un grosor de 25 \mum y el grosor interno es entre 15 y 30
\mum.
Pueden emplearse procesos de laminación y de
películas de polímeros de diferente estructura y composición, a los
arriba expuestos.
La tira de metal, tanto en hoja como en espiral,
es introducida en un proceso de moldeado en una etapa previa al
encerado o bien se introduce en una enceradora y después entra en
el proceso de moldeado. La cera debe ser comestible y basada en
petróleo con un peso de las películas entre 5-20
mg/ft^{2}. Es este punto, la laminación puede ser calentada en
torno a los 70º-120ºC. Alternativamente el proceso de calentamiento
puede ser llevado a cabo después del moldeado o de la primera etapa
del rediseño. El precalentamiento quita stress y efectos de
envejecimiento en la laminación, por lo que el proceso es llevado a
cabo más fácilmente. Los discos son sellados desde la tira de metal
u hoja. El moldeado es estirado en una sola operación usando un
disco con un diámetro entre 150 mm y 200 mm. Este diámetro varía
según el tamaño requerido de lata y el tipo de aplicación. La
proporción del trazado (esto es, proporción del diámetro del disco
en cuanto al moldeado) está sobre 1.0-2.0:1. La
geometría del instrumental es designada en combinación con la
oquedad buscada para darle una reducción en grosor de un 10% en la
etapa del moldeado. Esto se logra con un troquel de aproximadamente
entre 0.5 mm y 1.5 mm y una paralela longitud de masa de hasta 5
mm. La oquedad es conseguida por el uso de una aumentada presión de
aire de hasta 200 psi alimentada en una serie de pistones
multiplicadores internos (normalmente 3). El espacio entre la
perforadora y el moldeado es importante y es controlada por el
calibre de materia prima deseado; Normalmente son utilizados
espacios de 1.20-1.50 veces el grosor de las
laminaciones. El radio de la perforadora es controlada
cuidadosamente para lograr el requerido estiramiento al mismo
tiempo que minimiza el marcado de la pared de la lata el cual
podría derivar en ruptura. Son generalmente requeridos radios de
perforadora de entre 2.5 mm y 7. mm.
El moldeado secundario es pasado a través de una
presa de estiramiento de retrazado que contiene instrumentos para
la primera y segunda operación de retrazado. El diámetro de la
apoyadera se reduce en la primera operación de retrazado en una
proporción de entre 1.0-1.7:1 con una reducción de
grosor de la pared de hasta un 25%. La reducción del grosor de la
pared se logra mediante una técnica de estiramiento. La reducción
del grosor de la pared está equilibrada y es lograda por el uso de
la manga de presión y moldeados geométricos en coherencia a la
oquedad deseada. El instrumental geométrico entra dentro de estas
medidas:
- -
- el diámetro de manga de presión es hasta un 0.66 mm más pequeño que el moldeado secundario ID.
- -
- el radio de la manga de presión es hasta un 2.0 mm
- -
- el radio de la apoyadera es de hasta 2 mm con respecto a la una longitud paralela de masa que es de hasta 5 mm.
La expulsión del moldeado es lograda por el uso
de la presión de aire de hasta 100 psi que se almacena en una o más
pistones multiplicadores.
La localización del moldeado en la apoyadera es
efectuada por una bajada de la perforadora que tiene un diámetro
proporcional al del apoyadero, dándose el nuevo grosor a la
laminación en uso. La proporción entre el diámetro de la perforadora
con la apoyadera es de alrededor de 0.10-2.00
mm.
La perforadora tiene un grosor que es de
alrededor de 40 mm y 60 mm desde el extremo dándose un incremento
en el diámetro de la perforadora de 0.25 a 0.50 mm para ayudar al
vaciado. El espacio entre la perforadora y la apoyadera se
estipula, generalmente, entre 1.20 y 1.50 veces del grosor de la
laminación inicial. El radio de la perforadora es importante para
lograr el requerido estiramiento al mismo tiempo que se minimiza el
marcado de las paredes que pueden ocasionar la ruptura del
laminado.
El control del espacio se da en la primera fase
del trazado.
Se da una eliminación del laminado
"Whiskers" (pelillos). Al usarse el control del espacio siendo
los huecos de 0.10 a 0.15 mm entre la manga de presión y el
apoyadero los usados dependiendo de la materia prima original.
Puede llevarse a cabo un pequeño trazado en el
reverso del moldeado dependiendo de la curvatura que se requiera
para la lata. Las curvaturas para las bebidas gaseosas pueden ser
de un diámetro de 206 (26/16 inches) 204 o 202. El propósito de la
curvatura del reverso es eliminar la tendencia a formarse arrugas en
la lata y para hacer que la base sea más rígida y por lo tanto
eliminar la tendencia a que salgan latas ovaladas.
El moldeado primario que ha sido trazado se
vuelve a pasar por el cubículo de alargamiento donde se encuentran
los instrumentos para el segundo trazado. El diámetro del apoyadero
es reducido para determinar el diámetro final de la lata. Este
puede ser de 211 para las latas normales o de 209 para las latas de
bebida con algún tipo de forma. La proporción del trazado es
generalmente de entre 1.0-1.7:1 para una reducción
del grosor de la pared de un 25%. La reducción del grosor de la
pared es lograda nuevamente por una técnica de estiramiento usada
en combinación de una manga de presión y el apoyadero según la
oquedad deseada. La correcta elección de la proporción de reducción
del diámetro para conseguir la lata final es también importante
para posibilitar el proceso de alargamiento y que este sea
satisfactorio. Los instrumentos geométricos que se usan normalmente
son de las siguientes medidas:
- -
- El diámetro de la manga de presión debe ser hasta 0.30 mm más pequeño que el diámetro interior del moldeado primario.
- -
- El radio de la manga de presión debe ser hasta de 2.0 mm
- -
- Los radios de la apoyadera son de hasta 2 mm dándose una masa de hasta 5 mm.
La expulsión del moldeado es lograda por el uso
de presión de aire de hasta 100 psi alimentado en una pila de
pistones internos multiplicadores.
La localización del moldeado es efectuada por una
bajada de la perforadora que tiene un diámetro proporcional a la
apoyadera, dándose el nuevo grosor a la laminación en uso. La
proporción entre el diámetro de la perforadora con la apoyadera es
de alrededor de 0.10-2.00 mm.
La perforadora tiene un grosor de entre 15 mm y
30 mm desde el extremo moldeando el moldeado secundario entre 0.10
mm-0.25 mm incrementándose el diámetro para ayudar
al alargamiento de la lata. El espacio entre el diámetro más largo
de la perforadora y la apoyadera se estipula, generalmente, entre
1.0 y 1.20 veces del grosor de la laminación inicial.
El espacio de control es empleado de nuevo en la
segunda fase del trazado para eliminar pequeños fragmentos del
moldeado. Con el control de espacio se dan huecos de entre 0.10 mm
a 0.15 mm entre la manga de presión y la cara de la apoyadera
dependiendo de la materia prima original. El total adelgazamiento
de la lata es de un 5-40% dependiendo del uso final
de la lata.
La curvatura se hace en la lata gracias al uso de
una estación de curvatura con una sufridera es forma de anillo que
actúa como un agujereador. La oquedad del anillo se consigue
mediante el uso de una aumentada presión de aire de hasta 500 pis
alimentada con una serie (normalmente de 3) de pistones internos
tensados. La posición de la sufridera en forma de anillo es
relativa a la curvatura del moldeado, es importante ya que la misma
sufridera debe sujetar la lámina a la perforadora antes de realizar
la curvatura. Para latas de bebidas gaseosas se usan curvaturas de
202, 204, y 206.
El perfil de la curvatura debe ser capaz de
soportar una presión de hasta 90-100 psi
dependiendo del contenido de la lata (pasterizada o no
pasterizada). La curvatura, las paredes de la lata y el cuello
deben ser capaces de soportar una carga axial de 1.0 KN. Esto se
consigue por la combinación de un acero DR de alta resistencia y la
geometría del diseño. También es facilitado por las capas de
laminado de polímero que pueden soportar las operaciones de
formateado y todavía ofrecer protección a ángulos y radios agudos.
Normalmente las latas DWI son internamente bañadas (con spray) con
una capa de "laca" la cual debe cubrir todo el metal expuesto,
pero esto es difícil de conseguir en superficies cercanas a la
vertical y en radios agudos. Una curvatura de lata DWI debe ser
"reformada" después del baño o spray de laca, para modificar
la geometría pero en esta lata de geometría descrita más adelante
se consigue sin ninguna reforma o alteración.
Las necesarias características son la profundidad
de la curvatura la cual es preferentemente menor a 11 mm el radio
esférico de la curvatura, que debe ser preferiblemente entre 48 y
54 mm, el radio en el punto donde la pared interior se encuentra con
la curvatura esférica y que debe ser preferiblemente menor de 0.6
mm y lo más importante, el ángulo entre las paredes (que bordean la
curvatura) debe estar alrededor de 0 y 5º con la vertical.
Después del trazado final la lata es recortada y
se pasa a través de un horno. Este horno se mantiene
aproximadamente entre 220º-230º y el tiempo de paso es entre 1 y 3
minutos. Esto facilita la eliminación (despegue) del lubricante de
cera de petróleo a tal nivel que no interfiere con las tintas de
impresión usadas para decorar la lata. También incrementa la
energía de la superficie de la capa de PET al menos a 38 dynes/cm
el cual a su vez incrementa la humidificación de la superficie del
PET a las tintas de impresión. El ciclo de temperatura en el horno
se elige para minimizar la recristalización del PET mediante el
incremento rápido de la temperatura y los tiempos de
enfriamiento.
La impresión se lleva a cabo normalmente usando
maquinaria convencional donde las tintas se aplican a las
superficies exteriores de la lata. De nuevo, la recristalización
del PET es minimizada como se ha indicado arriba. Alternativamente,
una manga de plástico adherente puede ser aplicada a bajas
temperaturas.
Los que rellenan las latas están continuamente
buscando métodos de diferenciación de productos en varias formas.
Hasta la fecha, esto ha sido mayoritariamente logrado mediante el
uso de varias decoraciones y técnicas decorativas. Otro método de
diferenciación del producto se busca mediante el uso de latas de
diferente formato. El formato de latas de tres piezas,
particularmente en el mercado de embalaje, ha estado en uso durante
muchos años, pero el formato de latas de dos piezas ha sido, hasta
la fecha, desconocido. La clave a la solución del formato de la
lata es la inherente formabilidad de la pared de la lata presentada
en la máquina de modelar. Hay varios métodos para adquirir la forma
deseada, pero todos ellos dependen en la medida de formabilidad,
dada la combinación del grosor de la pared de la lata y la
ductilidad. Las latas de tres piezas tienen paredes con propiedades
mecánicas y un grosor que son casi los mismos que la futura placa.
Las latas de dos elementos tienen paredes que son más delgadas que
el material inicial y por tanto son subjetivas a los efectos de
endurecimiento, más fuertes y menos dúctiles que el material
inicial.
Diferentes métodos de modelación de las latas
requieren diferentes niveles de formabilidad y por lo tanto el
nivel de formabilidad que se use en una lata dictará el método de
modelado que será más exitoso.
Para las latas de bebidas de 211 de diámetro, el
máximo diámetro exterior posible en cualquier punto después del
modelado deberá permanecer a 211 pero para algunas aplicaciones un
incremento del diámetro puede ser adecuado. La razón para esto es
que minimizará cualquier disrupción de las líneas de relleno, puesto
que desde que se empezaron a diseñar latas, el coste de las mismas
es lo que más importa. La tendencia, por lo tanto, ha sido
manufacturar latas con un diámetro más pequeño, de 209 y que se
agrandase a 211 por otras vías. Esto requiere una expansión
diametral de \sim 5.0%. La posible expansión diametral por el
simple estrechamiento en latas de metal DWI varía desde las ligeras
a las pesadas que se miden al 0.7%-1.2%. Las latas de acuerdo con
este invento es de 1.6% y para las latas de aluminio DWI es de un
3.6%. Estos resultados avalan que si la lata ha de ser modelada a
estos niveles, la deformación para todas las latas no puede ser
sólo por estiramiento. Sin embargo, estos resultados indican
variaciones de niveles de formabilidad y ahí donde las latas de
aluminio DWI han conseguido exitosas modelaciones, han sido
necesarias incrementos del grosor de las paredes de hasta un 30%
para conseguirlo. Después del modelado, las latas todavía tienen
que cumplir con las propiedades mecánicas requeridas,
particularmente los niveles axiales. Como las latas de aluminio no
muestran de endurecimiento, entonces la fuerza de las latas de
aluminio es muy baja.
Donde las latas de acero DWI han tenido mucho
éxito con su forma, el proceso requiere tratamientos intermedios y
/o técnicas de modelado avanzadas que añaden un importante coste a
la manufacturación.
Las latas que se fabrican de acuerdo a este
invento sin embargo, han sido modeladas con éxito y con extensiones
diametrales de un 10%, un nivel mucho mas alto de lo esperado.
Esto es posible con el incremento de la formabilidad de la pared de
la lata, el resultado de un acero especial y una ruta de producción
la cual es diseñada para incrementar ductilidad con una pequeña
reducción en resistencia. Esta propiedad, aunada con la propiedad
del endurecimiento del acero resulta en la formación de una lata
modelada con relativamente alta resistencia axial.
Otra ventaja de este invento es que tanto en una
lata de aluminio o de acero DWI el baño puede ser particularmente
difícil con los problemas de daño interno de las lacas y la
dificultad de usar un spray dentro de una lata. Las latas que se
hacen con este invento son especialmente adecuadas ya que el baño
es resistente a la abrasión y aguanta cambios en el modelaje
mientras mantiene una buena protección ante la corrosión. Además,
no se requieren lacas internas o baños externos.
El invento será seguidamente descrito por medio
de un ejemplo y con referencia a los dibujos que los acompañan:
La Figura 1 ilustra los 5 pasos de una operación
de moldeado de este invento
La Figura 2 ilustra los primeros pasos de la
operación de estiramiento de este invento
La Figura 3 ilustra los 6 pasos de la segunda
operación de estiramiento de este invento.
La Figura 4 muestra un detalle a gran escala de
una operación de trazado de acuerdo a este invento.
La Figura 5 muestra una media sección de una lata
producida por este invento.
La Figura 1 muestra 5 pasos de una operación de
modelado de este invento. Estos pasos son nombrados de la A la E.
El paso 1 muestra una tira de materia prima de acero (1) que se
sostiene entre un panel (2) y un hueco de apoyo y trazado (3). El
disco (4) del diámetro requerido es cortado de la tira, por un
movimiento descendente de la herramienta de corte (5) (véase Figura
1B). La perforadora (6) (figuras 1C y 1D) se mueve descendentemente
con los filos de los discos atrapados entre las superficies
opuestas del panel (2) y el hueco de apoyo y trazado(3). El
moldeado (7) es por lo tanto formado cuando es removido por la
presión de aire (véase Figura 1E).
Normalmente, la tira de materia prima es de un
orden de 0.16 mm. Piénsese en un orden de alrededor 0.28 mm para
una materia prima de aluminio.
Como se verá en la Figura 2, el moldeado (7) es
luego colocada en una apoyadera (8) para el primer trazado. Este
paso se muestra en la Figura 2 A. El moldeado se realiza con un
punzón o vértice (9) y tiene una proyección curvada (10) que entra
por dentro desde su superficie superior. El punzón o vértice (9) y
la proyección curvada (10) se pueden ver más claramente en la
Figura 4. Como se ve en la Figura 2B, la manga de presión (11) y la
perforadora (12) se mueven descendentemente dentro de las paredes
laterales del moldeado (7). El borde exterior de la base del
moldeado se asienta entre las superficies opuestas de la manga de
presión (11) y el moldeado (8). El espacio entre estos dos miembros
es suficiente para restringir el movimiento del moldeado (7), pero
no para imponer una fuerza suficiente para deformar el moldeado. La
perforadora se mueve descendentemente, así la pared del moldeado
es estirada para incrementar la altura de la misma. Este proceso de
estiramiento se puede ver más claramente en la Figura 4. Se podrá
ver que la pared del moldeado entre la proyección curvada (10) y la
cara más baja de la perforadora no están en contacto ni con el
apoyadero (8) ni con la pared lateral de la perforadora (12). El
movimiento del moldeado entre la manga de presión (11) y el
apoyadero (8) sobre la proyección curvilínea está destinado a
causar estiramiento de la pared del moldeado.
Después del estrechamiento el moldeado es
expulsado por presión de aire (véase Figura 2E).
En la Figura 3, la segunda operación de trazado
usa la misma o parecida manga de presión y perforadora que las
usadas en la primera operación de trazado. A estos se le ha dado el
mimo número de referencia.
En la Figura 3, el moldeado (7) se muestra
posicionada de nuevo en el apoyadero (8). Vea la Figura A3. La
manga de presión se mueve descendentemente como se muestra en la
Figura 3B para posicionar la manga dentro del moldeado (7). De
nuevo, el espacio entre la manga 11 y el apoyadero (8) es para
restringir el movimiento del moldeado.
La perforadora (14) que incluye una base recesiva
(15) que se mueve descendentemente dentro de un engranaje con la
base del moldeado para una vez de nuevo alargar la pared lateral de
la moldeado y su posterior efecto alargado. Esta operación de
alargamiento descrita arriba se ve en la Figura 2. También se puede
ver en Figura 3C y Figura 3D. Después de que el moldeado abandona
el apoyadero (8), el movimiento continuo descendente de la
perforadora coloca la base del moldeado en contacto con el troquel
curvado (16) y la sufridera en forma de anillo (17) la cual produce
en la base del moldeado la requerida curvatura que da fortaleza al
artículo.
El moldeado totalmente alargado y formado es
expulsado utilizando una presión de aire como se ve en la Figura
3F.
Normalmente, esta moldeado completamente alargada
tiene un grosor medio de la pared de alrededor de 0.12 mm y un
grosor de la parte superior de la pared de 0.15 mm. Comparen estas
dimensiones con las de las latas convencionales de aluminio
respectivamente de 0.104 mm y 0.165 mm.
La forma impuesta a la base de la lata por el
anillo y el moldeado curvado se muestra en la Figura 5. Esta
curvatura tiene que soportar presiones internas de hasta 95 psi
para cumplir los actuales estándares industriales de un grosor del
acero por debajo del 0.20 mm (normalmente es de 0.15/0.16 mm). Esto
se logra gracias a la conjunción de un acero maleable DR de alta
resistencia y la geometría del diseño. También ayuda las capas
laminadas de polímero las cuales resisten las operaciones de dar
forma y todavía ofrecen protección en los radios y ángulos agudos.
Normalmente las latas de DWI están internamente bañadas con una
capa de laca mediante un spray el cual debe cubrir todo el metal
expuesto, pero esto es difícil de conseguir en superficies cercanas
a la vertical o en radios agudos. Una lata DWI puede ser reformada
después del spray para alterar la geometría pero en esta lata la
geometría descrita debajo se adquiere sin ninguna reforma. Con
referencia a la Figura 5, las características más importantes son
la profundidad de la curvatura, DD, que debe ser mayor a 11 mm, el
radio esférico de la curvatura, SR, que debe rondar entre 48 y 54
mm, el radio en la posición 20 que debe ser menor que 0.6 mm y el
ángulo 0 cual debe estar entre 0 y 5º.
Si se le va a dar forma al moldeado, esto se
consigue por la inserción de una manguera dilatada, la cual una vez
expandida, impone cualquier forma requerida. Esto sólo es posible
porque la tira de materia prima laminada previamente bañada que se
emplea tiene una inherente formabilidad que aguanta cualquier
estiramiento y operación de forma sin ninguna pérdida de integridad
del lacado. Otros que pueden ser utilizados para dar forma son por
ejemplo el hidorformig.
Es claro, por lo anteriormente dicho, que este
invento provee dar forma a las latas por una expansión mecánica (de
más de un 10% generalmente) sin tratamientos intermedios, sin
indicadores o reparamiento del sistema de lacado. Además, la
potencial expansión para latas de bajo peso y la mayor resistencia
y durabilidad adquirida da como resultado un mejoramiento axial.
Además, los solventes son virtualmente eliminados y todas las capas
o baños son libres de PVC. Productos de residuo resultantes del
proceso de hacer la lata son significantemente reducidos.
Será apreciado que lo arriba mencionado es un
ejemplo de los métodos y aparatos usados de acuerdo a este invento
y que las modificaciones pueden realizarse tal y como se explica
aquí, las cuales son descritas en las siguientes
reivindicaciones.
Claims (15)
1. Proceso para la producción de latas metálicas
a partir de una materia prima que consiste en una tira de acero de
bajo carbono (1) o una hoja cubierta en cada una de sus superficies
con una coherente capa laminada de material polímero termoplástico;
el proceso incluye uno o más pasos en los cuales las paredes
laterales son reducidas en grosor mediante una operación de
estiramiento y formando en la base de la lata una curvatura
proyectada hacia adentro (10) rodeada de unas paredes de pie que
sustentan un ángulo de entre 0 y 5º con respecto a la vertical.
2. Proceso según la Reivindicación 1 en el que la
tira de acero de bajo carbono (1) es una doblemente reducida tira de
acero de bajo carbono con gran resistencia y gran ductilidad
teniendo una resistencia probada que ronda entre 480 y 690 N/
mm^{2}.
3. Proceso según la Reivindicación 2 en el que el
máximo nivel de carbono para el acero es de 0.05% por peso.
4. Proceso según cualquiera de las
Reivindicaciones una a tres, en el que la tira de acero de bajo
carbono incluye por peso %, C 0.01-0.04; S 0.02
máx.; P 0.015 máx.; Mn 0.15-0.30; Ni 0.04 máx.; Cu
0.06 máx.; Sn 0.02 máx., As 0.01 máx.; Mo 0.01 máx.; Cr 0.06 máx.;
Al 0.02-0.09 y N^{2} 0.003 máx.
5. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que la tira de acero es reducida
por un rodamiento de calor o frío a un indicador de entre 0.12 mm y
0.25 mm.
6. Proceso según cualquiera de las anteriores
reivindicaciones donde la materia prima consiste en una tira o hoja
de acero de bajo carbono (1) de un grosor menor a 0.25 mm y cubierto
en cada una de sus superficies con películas coherentes laminadas de
un polímero termoplástico, el cubierto laminado teniendo suficiente
formabilidad para aguantar, sin ninguna pérdida de su integridad, la
reducción del grosor de más del 40%.
7. Proceso según la reivindicación 6 en el que el
laminado de polímero consta de películas de tereftalato polietileno
y polipropileno.
8. Proceso según Reivindicación 6 o 7 donde las
películas son unidas a las superficies de la materia prima mediante
el uso de calor y presión.
9. Proceso según la Reivindicaciones de la 6 a la
8 en el que las películas son coextrudidas mediante una película de
unión de aproximadamente 2 \mum que hace primer contacto con la
materia prima seguido de una capa de película de polímero, la cual,
después de la capa, es calentada y enfriada para producir una
estructura amorfa en el polietileno tereftalato y una mínima
estructura cristalina en el polipropileno.
10. Una lata metálica de acero de bajo carbono
cubierto en sus superficies internas y externas con una capa
laminada de polímero termoplástico teniendo una buena formabilidad,
la base de la lata siendo formada con una proyección hacia arriba en
forma de curvatura (10) cuyas paredes interiores sujetan un ángulo
no mayor que 5º con respecto a la vertical.
11. Lata metálica según la Reivindicación 10 en
la cual las paredes laterales de la lata son reducidas en grosor
mediante una operación de estiramiento.
12. Lata metálica según la Reivindicación 10 o
Reivindicación 11 que es de un acero de bajo carbono con alta
ductilidad, alta resistencia y doble reducción teniendo una probada
resistencia en entre 480 y 690/mm^{2}.
13. Lata metálica metal según la Reivindicación
12 donde el máximo nivel de carbono para el acero es de 0.05% por
peso.
14. Lata metálica según la Reivindicación 13 que
incluye por peso %, C 0.01-0.04; S 0.02 máx.; P
0.015 máx.; Mn 0.15-0.30; Ni 0.04 máx.; Cu 0.06
máx.; Sn 0.02 máx.; As 0.01 máx.; Mo 0.01 máx.; Cr 0.06 máx.; Al
0.02-0.09 y N^{2} 0.003 máx.
15. Lata metálica según cualquiera de las
Reivindicaciones de la 10 a la 14 donde el acero es reducido por un
rodamiento de calor o frío a un indicador de entre 0.12 mm y 0.25
mm.
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