ES2559194T3 - Método de fabricación de latas de aerosol de aluminio a partir de materia prima en bobinas - Google Patents

Abstract

Un método para formar un perfil de hombro en una lata de aluminio construida de una aleación de aluminio de la serie 3000, que comprende procesar dicha lata con al menos treinta boquillas de extrusora diferentes, caracterizado porque dicho procesamiento comprende: extrudir con boquilla la lata con una primera boquilla de extrusora que tiene un ángulo de 0º30'0"en la parte posterior de dicha primera boquilla; y extrudir con boquilla la lata con una segunda boquilla de extrusora que tiene un ángulo de 3º en la parte posterior de dicha segunda boquilla.

Description

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DESCRIPCION

Metodo de fabricacion de latas de aerosol de aluminio a partir de materia prima en bobinas Antecedentes de la Invencion Campo de la invencion

La presente invencion esta dirigida a un metodo para formar un perfil de hombro en una lata de aluminio y, mas particularmente, en una lata de aerosol construida de aluminio de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

Description de los antecedentes

Tradicionalmente, las latas de bebida comienzan como discos de materia prima en bobina de aluminio que se procesan en la forma de lata de bebida. Los lados de estas latas tienen un grosor de aproximadamente 0.13 mm. En general, el cuerpo de una lata de bebida, excepto la parte superior, es una pieza.

En contraste, las latas de aerosol se hacen tradicionalmente de una de estas dos maneras. Primero, pueden estar hechas a partir de tres piezas de acero: una pieza superior, una pieza inferior y una pared lateral cillndrica que tiene una soldadura a lo largo de la pared lateral. Estas tres piezas se montan para formar la lata. Las latas de aerosol tambien se pueden hacer a partir de un proceso conocido como extrusion por impacto. En un proceso de extrusion por impacto, un ariete hidraulico perfora un proyectil de aluminio para comenzar a formar la lata. Los lados de la lata se rebajan a aproximadamente 0.40 mm mediante un proceso de planchado que alarga las paredes de la lata. Los bordes asperos de la pared se recortan y la lata se pasa a traves de una serie de boquillas de extrusora para formar la tapa de la lata. Aunque las latas de aerosol hechas de acero sean menos caras que las latas de aerosol hechas mediante un proceso de extrusion por impacto, las latas de acero son mucho menos atractivas desde un punto de vista estetico que las latas de aerosol hechas con un proceso de extrusion por impacto.

Por una variedad de razones, las latas de aerosol en aluminio resultan considerablemente mas caras de producir que las latas de bebida de aluminio. En primer lugar, se utiliza mas aluminio en una lata de aerosol que en una lata de bebida. En segundo lugar, la production de latas de aluminio mediante extrusion por impacto esta limitada por la velocidad maxima del ariete hidraulico de la prensa. Teoricamente, la velocidad maxima del ariete es de 200 golpes/minuto. En la practica, la velocidad es de 180 proyectiles/minuto. Las latas de bebida se hacen a un ritmo de 2,400 latas/minuto.

Un problema al que se enfrenta la industria de las latas de aerosol es producir una lata de aerosol de aluminio que de resultados tan buenos o mejores que las latas tradicionales de aerosol pero que sea economicamente competitiva con el coste de produccion de las latas de aerosol de acero y las latas de bebida de aluminio. Otro problema es producir una lata de aerosol que tenga la calidad de impresion y diseno exigida por los disenadores de productos de gama alta. Las latas de bebida tradicionales estan limitadas en la claridad de la impresion y diseno que se puede imprimir en las latas. Las latas de bebida tambien estan limitadas en el numero de colores que se pueden utilizar en los disenos de las latas. Por lo tanto, existe la necesidad de conseguir una lata de aerosol de aluminio que tenga los atributos de resistencia y calidad y que, al mismo tiempo, se pueda producir a un coste que sea competitivo con las latas de aerosol de acero.

Producir latas de aluminio de materia prima en bobina de aleacion de aluminio de la serie 3000 soluciona alguno de estos problemas. A la materia prima en bobina de aleacion de aluminio de la serie 3000 se le puede dar forma de lata mediante un proceso de estirado y planchado reverso, que resulta considerablemente mas rapido y mas rentable que la produccion de latas de aluminio mediante extrusion por impacto. Ademas, la aleacion de aluminio de la serie 3000 es menos costosa, mas rentable y permite una mejor calidad de impresion y graficos que el uso de aluminio puro.

La US5718352 divulga latas metalicas de pared delgada que tiene cuellos roscados para recibir el cierre de rosca para sellar el contenido en las latas. Las tecnicas para la formation de tales latas roscadas tambien se proveen por el documento.

La US5778723 divulga solamente un metodo para someter a extruccion un extremo de un recipiente de metal que incluye efectuar deformation inicial, por lo general radialmente hacia el interior, de una portion axial para establecer una porcion de transition generalmente convexa en forma de boquilla y una porcion adyacente dispuesta entre la porcion de transicion y el extremo de contenedor el cual es en general inicialmente cillndrico.

Desafortunadamente, surgen ciertos obstaculos al someter a extruccion una lata de aleacion de aluminio de la serie 3000. La aleacion de aluminio de la serie 3000 es un material mas duro que el aluminio puro. Por lo tanto, las latas hechas de aleacion de aluminio de la serie 3000 son mas rlgidas y tienen mas memoria. Esto es ventajoso porque las latas son mas resistentes a las abolladuras, pero plantea problemas al someter a extruccion las latas por los

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medios tradicionales porque las latas se pegan a las boquillas de extrusora tradicionales y atascan las maquinas de extrusion tradicionales.

Resumen de la invencion

La solucion a estos obstaculos se incorpora en el metodo de la presente invencion, tal como se define en la reivindicacion 1.

Los aspectos preferidos de la presente invencion se citan en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Se describe un metodo para fabricar y someter a extruccion una lata de aerosol de aluminio a partir de un disco de materia prima en bobina de aleacion de aluminio, donde el metodo esta disenado para, entre otras cosas, evitar que la lata se pegue a las boquillas de extrusora. Adicionalmente, la lata de aerosol de aluminio por si misma esta descrita, que tiene un perfil en forma unica y esta hecho de aleacion de aluminio de la serie 3000.

La lata de aluminio descrito se compone de una porcion de pared generalmente vertical que tiene un extremo superior y un extremo inferior, donde el extremo superior tiene un perfil predeterminado. Una porcion inferior, que se extiende desde el extremo inferior de la lata, tiene un perfil en forma de U alrededor de su periferia y un perfil en forma de cupula a lo largo del resto de la parte inferior. Preferiblemente, la porcion de pared generalmente vertical es de aproximadamente 0.20 mm de espesor, y la parte inferior es de aproximadamente 0.51 mm de espesor en el area del perfil en forma de U.

Se describe un metodo de formacion de un perfil de cuello en una lata de aluminio hecha de una aleacion de aluminio de la serie 3000, donde la lata se procesa con al menos 30 boquillas de extrusora. Esta invencion soluciona los problemas de extruccion de latas de aleacion de aluminio de la serie 3000, aumentando el numero de boquillas de extrusora utilizadas y disminuyendo el grado de deformacion que se imparte con cada boquilla. Una lata de aerosol tradicional, hecha de aluminio puro, que tenga de 45 mm a 66 mm de diametro, requiere el uso de 17 boquillas de extrusora o menos. Una lata fabricada mediante la presente invencion, de diametros similares y hecha de una aleacion de aluminio de la serie 3000, requiere el uso de, treinta boquillas de extrusora o mas. Generalmente, el numero de boquillas que se necesitan para someter a extruccion una lata de la presente invencion depende del perfil de la lata. La presente invencion procesa la lata de aluminio secuencialmente con un numero suficiente de boquillas de extrusora para efectuar la deformacion radial incremental maxima de la lata en cada boquilla de extrusora mientras que garantiza que la lata sigue siendo facilmente desprendible de cada boquilla de extrusora.

Hay varias ventajas en la lata y el metodo descritos. En conjunto, el proceso es mas rapido, menos costoso y mas eficiente que producir latas de aerosol mediante el metodo tradicional de extrusion por impacto. El metodo de produccion propuesto utiliza una aleacion de aluminio, mas economica y reciclable, en vez del aluminio puro. La lata propuesta es mas conveniente que una lata de acero por varias razones. El aluminio es resistente a la humedad y no se corroe ni se oxida. Adicionalmente, debido a la configuracion del hombro de una lata de acero, la configuracion de la tapa es siempre la misma y no se puede modificar para ofrecer a los clientes un aspecto individualizado. Esto no ocurre con la lata y el metodo descritos, en la que el hombro de la lata se puede personalizar. Finalmente, las latas de aluminio son esteticamente mas atractivas. Por ejemplo, las latas se pueden cepillar y/o se puede formar un cuello de rosca en la parte superior de la lata. Esas ventajas y otros beneficios se haran evidentes en la Description de las realizaciones preferidas que se adjunta.

Breve descripcion de los dibujos

Para que la presente invencion sea facilmente comprensible y se pueda poner en practica de inmediato, la presente invencion se describira ahora, para propositos de ilustracion, conjuntamente con las figuras siguientes, en donde:

La Fig. 1 es una vista de un ejemplo de una lata de aluminio fabricada por el metodo de la presente invencion, parcialmente en section transversal;

La Fig. 2 es una vista en seccion transversal de la porcion inferior de la lata de aluminio de la Fig. 1;

La Fig. 3 es un ejemplo de una bobina de materia prima de aleacion de aluminio usada para esta invencion;

La Fig. 4 es un ejemplo de la bobina de materia prima de aleacion de aluminio de la Fig. 3 que muestra los discos de metal que se extraen perforandola;

La Fig. 5 es un disco de metal individual de la Fig. 4 hecho de aleacion de aluminio de la serie 3000;

La Fig. 6 ilustra el disco de la Fig. 5 introducido en una base cillndrica;

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Las Fig. 7A - 7C ilustran la progresion de la base de la Fig. 6 al sufrir un proceso de estirado reverso para convertirla en una segunda base con un diametro mas estrecho cuando finalice este proceso de estirado reverso;

La Fig. 8 ilustra un ejemplo de una parte inferior formada en la segunda base de la Fig. 7C;

Las Fig. 9A - 9D ilustran la progresion de la segunda base de la Fig. 7C o de la Fig. 8 a traves de un proceso de planchado y recorte;

La Fig. 10A muestra el perfil de hombro resultante de una lata de aluminio despues de que la lata de la Fig. 9D haya pasado a traves de treinta y cuatro boquillas de extrusora usadas segun una realizacion de la presente invencion;

La Fig. 10B ilustra el hombro de la lata de la Fig. 10A resultante tras pasar a traves de la ultima boquilla de extrusora utilizada segun una realizacion de la presente invencion;

Las Fig. 11A -11D son una secuencia de vistas, parcialmente en seccion transversal, de la lata de aluminio de la Fig. 10B al experimentar un ejemplo de un proceso de rebordeado del cuello;

La Fig. 12A es una lata de aluminio de la Fig. 11D de hombro estrecho;

La Fig. 12B es una lata de aluminio de la Fig. 11D de hombro redondeado;

La Fig. 12C es una lata de aluminio de la Fig. 11D de hombro plano;

La Fig. 12D es una lata de aluminio de FIG. 11D de hombro oval;

Las Fig. 13-47 son una secuencia de vistas en seccion transversal que ilustran treinta y cinco boquillas de extrusora usadas segun una realizacion de la presente invencion;

La Fig. 48 muestra una vista en seccion transversal de las gulas centrales para las primeras catorce boquillas de extrusora usadas segun una realizacion de la presente invencion;

La Fig. 49 muestra una vista en seccion transversal de las gulas centrales para las boquillas de extrusora numeros quince a treinta y cuatro usadas segun una realizacion de la presente invencion;

La Fig. 50 ilustra un ejemplo de una portahilera con una conexion de aire comprimido de acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion;

La Fig. 51 muestra una lata de aluminio con un exterior cepillado, parcialmente en seccion transversal;

La Fig. 52 muestra una lata de aluminio con cuello de rosca de aluminio, parcialmente en seccion transversal; y

La Fig. 53 muestra una lata de aluminio con un revestimiento exterior plastico roscado sobre el cuello de la lata, parcialmente en seccion transversal.

Description de las realizaciones preferidas

Para facilitar su descripcion e ilustracion, se procedera a describir la invencion con respecto a la fabrication y extruccion de una lata de aerosol de aluminio estirada y planchada, pero se entiende que su aplicacion no esta limitada a este tipo de lata. Tambien debera apreciarse que el texto "lata de aerosol" se utiliza en todo momento por comodidad para referirse no solo a las latas, sino tambien a las botellas de aerosol, los envases de aerosol, as! como a las botellas y envases que no son de aerosol.

La presente invencion esta dirigida a un metodo para producir latas de aleacion de aluminio que den resultados tan buenos o mejores que las latas de aluminio tradicionales, que permitan un diseno y una impresion de alta calidad sobre las latas, que tengan formas personalizadas y que sean economicamente competitivas con la production de latas de bebida de aluminio tradicionales y de otras latas de aerosol de acero. Los mercados objetivo de estas latas son, entre otros, los relativos al aseo personal, las bebidas energeticas y los productos farmaceuticos.

Una lata 10 de aerosol de aluminio de una sola pieza, como la mostrada en la Fig. 1, tiene una portion 12 de pared generalmente vertical. La porcion 12 de pared generalmente vertical esta compuesta de un extremo 14 superior y un extremo 16 inferior. El extremo 14 superior tiene un perfil 18 predeterminado y un cuello 19 que ha sido rebordeado. Alternativamente, el cuello puede ser de rosca (veanse las Fig. 52 y 53). La lata 10 de aluminio tambien tiene una porcion 20 inferior que se extiende desde el extremo 16 inferior. Como muestra la Fig. 2, la porcion 20 inferior tiene un perfil 22 en forma de "U" alrededor de la periferia de la porcion 20 inferior y un perfil 24 alisado y en forma de cupula a lo largo del resto de la porcion 20 inferior. El perfil 22 en forma de "U" tiene preferiblemente un grosor de 0.51 mm.

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La lata 10 de aluminio esta hecha de materia prima 26 en bobina de aleacion de aluminio, como muestra la Fig. 3. Como se sabe, la materia prima 26 en bobina de aleacion de aluminio esta disponible en varias anchuras. Es deseable disenar la cadena de produccion para utilizar una de las anchuras disponibles en el mercado para eliminar la necesidad de costosos procesos de cortado en bobinas.

El primer paso de una realizacion preferida de la presente invencion es disenar y perforar discos 28 de la materia prima 26 en bobina como se muestra en la Fig. 4. Es deseable disenar los discos 28 de manera que se minimice la cantidad de materia prima 26 desaprovechada. La Fig. 5 muestra uno de los discos 28 de metal perforado de una materia prima 26 en bobina de aluminio de la serie 3000. El disco 28 se estira en una base 30, como se muestra en la Fig. 6, usando cualquiera de los metodos comunmente sobreentendidos de hacer una base de aluminio, pero usando preferiblemente un metodo similar al metodo de las patentes de los EE.UU. 5,394,727 y 5,487,295.

Como se muestra en la Fig. 7A, la base 30 se perfora entonces desde la parte inferior para comenzar el estirado a lo largo de las paredes laterales (un estirado reverso). Como se muestra en la Fig. 7B, mientras continua la carrera, la parte inferior de la base 30 se estira mas profundamente, de modo que las paredes de la base desarrollan un labio. Como se muestra en la Fig. 7C, la finalizacion de la carrera elimina totalmente el labio, dando como resultado una segunda base 34 que es tlpicamente mas estrecha de diametro que la base 30 original. La segunda base 34 puede estirarse una o mas veces, lo que da como resultado un diametro incluso mas estrecho. La base 34 resultante tiene la porcion 12 de pared vertical y el extremo 16 inferior con la porcion 20 inferior. La porcion 20 inferior puede tener la forma que se muestra en las Fig. 8 y 2. Aunque pueden utilizarse otras configuraciones, la configuration abovedada mostrada aqul es particularmente util para los envases que estan presurizados.

Como se muestra en las Fig. 9A hasta 9D, la porcion 12 de pared vertical se plancha multiples veces hasta que se consigue la altura y grosor deseados, preferiblemente 0.21 mm de grueso. La porcion 12 de pared vertical debe tener el suficiente grosor para resistir la presion interna para el uso previsto. Por ejemplo, algunos productos de aerosol requieren una lata que resista una presion interna de 270 psi o DOT 2Q. El proceso de planchado tambien compacta la pared, haciendola mas fuerte. El extremo 14 superior de la porcion 12 de pared vertical se recorta para producir una lata 10 de aluminio, como se muestra en la Fig. 9D.

De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, la lata 10 se engancha a un primer mandril y se pasa a traves de una primera serie de boquillas de extrusora. Posteriormente, la lata 10 se engancha a un segundo mandril y se pasa a traves de una segunda serie de boquillas de extrusora. En la realizacion ilustrada, la lata 10 pasara a traves de mas de treinta boquillas de extrusora. Estas boquillas de extrusora dan forma a la lata 10 como se muestra en las Fig. 10A y 10B. Cada boquilla esta disenada para impartir una forma deseada al extremo 14 superior de la porcion 12 de pared generalmente vertical de la lata 10, de modo que al final del proceso de extruccion (Fig. 10B), el extremo 14 superior tenga el perfil 18 y el cuello 19 deseados.

La lata 10, mostrada parcialmente en la Fig. 10B, se muestra por completo en la Fig. 11A. Como se muestra en las Fig. 11A a 11D, el cuello 19 de la lata 10 se rebordea a traves de una serie de pasos de rebordeado. La lata de aerosol 10 resultante (como se muestra tanto en la Fig. 11D como en la Fig. 1) tiene el perfil 18 de hombro predeterminado, el cuello 19 rebordeado, y se adapta para recibir un dispositivo dispensador de aerosol. Como se muestra en las Fig. 12A a 12D, el perfil 18 de hombro predeterminado puede ser de varias formas, incluyendo las de hombro estrecho, hombro redondeado, hombro plano y hombro oval respectivamente. La lata de aluminio resultante puede tener entre 100 y 200 mm de altura y entre 45 y 66 mm de diametro. La lata de aluminio se puede personalizar de varias maneras. Una forma serla agregar textura a la superficie de la lata, por ejemplo, cepillando la superficie de la lata como se muestra en la Fig. 51. Ademas, el perfil de hombro predeterminado se puede adaptar para recibir un dispositivo dispensador de aerosol. El perfil de hombro predeterminado puede tambien extenderse hasta el cuello o soportarlo, sea o no de rosca (veanse las Fig. 52 y 53). Un cuello de aluminio sin rosca puede llevar un revestimiento exterior plastico roscado, como se muestra en la Fig. 53.

La presente invencion abarca un metodo para formar un perfil de hombro en una lata de aluminio hecha de aleacion de aluminio de serie 3000, por ejemplo 3004. El primer paso de este metodo exige enganchar la lata de aluminio a un primer mandril. La lata se pasa secuencialmente a traves de una primera serie de hasta veintiocho boquillas de extrusora dispuestas en patron circular sobre una mesa para extrusion. La lata se transfiere entonces a un segundo mandril. Mientras esta en el segundo mandril, la lata se pasa secuencialmente a traves de una segunda serie de hasta veintiocho boquillas de extrusora dispuestas en patron circular sobre una segunda mesa para extrusion. Este metodo incluye recortar el cuello despues de que la lata pase a traves de un cierto numero predeterminado de boquillas de extrusora. Es decir, una de las boquillas de extrusora se sustituye por una estacion de recorte. El recorte elimina el exceso de material y los bordes irregulares en el cuello de la lata y ayuda a evitar que la lata se pegue en las boquillas de extrusora restantes. Se utilizara un numero suficiente de boquillas de extrusora para efectuar la deformation radial incremental maxima posible de la lata en cada boquilla de extrusora mientras se asegura de que la lata siga siendo facilmente desprendible de cada boquilla de extrusora. Es conveniente efectuar la deformacion radial incremental maxima para conseguir una produccion de latas eficiente. Se presenta un problema cuando la deformacion es demasiado grande, provocando as! que la lata se pegue dentro de la boquilla de extrusora y atasque la maquina de extrusion. Generalmente, se pueden alcanzar por lo menos 2° de la deformacion radial con cada boquilla tras la primera boquilla, que puede impartir menos de 2° de deformacion.

Las Fig. 13 a 47 muestran la forma y el grado de estrechez que impone sobre la lata cada boquilla. El metodo de la presente invencion puede utilizar una gula central inmovil como se muestra en la Fig. 48 para cada una de los primeras catorce boquillas de extrusora. La Fig. 49 muestra las gulas centrales para las boquillas de extrusora 15 a 34. Tambien se puede utilizar aire comprimido para ayudar a retirar la lata de las primeras boquillas de extrusora.

5 Para otros perfiles de hombro, se pueden utilizar gulas moviles y aire comprimido en todas las posiciones de extrusion. La Fig. 50 muestra una portahilera general con conexion de aire comprimido.

Las boquillas de extrusora usadas en el metodo de la presente invencion difieren en varios aspectos de las boquillas de extrusora tradicionales. Cada boquilla imparte un grado menor de deformacion que las boquillas de extrusora del metodo anterior. El angulo de la parte posterior de la primera boquilla de extrusora es de 0°30'0" (cero grados, 10 treinta minutos, cero segundos). El angulo de las partes posteriores de las boquillas dos a seis es de 3° en vez de los 30° tradicionales. Las boquillas de extrusora usadas en el metodo de la presente invencion son tambien mas largas que las usadas tradicionalmente, preferiblemente de 100 mm de longitud. Estos cambios minimizan los problemas asociados a la memoria de las paredes de la lata, que puede provocar que la lata se pegue en las boquillas de extrusora tradicionales. Ademas, en las pruebas, la parte superior de la lata se apretaba y se pegaba en 15 la gula central de las boquillas tradicionales. Por lo tanto, las primeras catorce boquillas de extrusora tienen gulas centrales inmoviles. Finalmente, la presente invencion usa preferiblemente aire comprimido para ayudar a forzar a las latas a salir de cada boquilla de extrusora. El aire comprimido tambien ayuda a sostener las paredes de la lata.

Mientras que la presente invencion se ha descrito con respecto a sus representaciones preferentes, aquellas personas con conocimientos normales de la tecnica reconoceran que muchas modificaciones y variaciones pueden 20 ser hechas sin salirse del alcance de la presente invencion segun lo definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para formar un perfil de hombro en una lata de aluminio construida de una aleacion de aluminio de la serie 3000, que comprende procesar dicha lata con al menos treinta boquillas de extrusora diferentes, caracterizado porque dicho procesamiento comprende:

   5 extrudir con boquilla la lata con una primera boquilla de extrusora que tiene un angulo de 0°30'0"en la parte posterior de dicha primera boquilla; y

   extrudir con boquilla la lata con una segunda boquilla de extrusora que tiene un angulo de 3° en la parte posterior de dicha segunda boquilla.
2. 2. El metodo de la reivindicacion 1 en donde dicho procesamiento comprende extrudir con boquilla la lata con una 10 tercera boquilla de extrusion que tiene un angulo de 3° en la parte posterior de dicha tercera boquilla.
3. 3. El metodo de la reivindicacion 2 en donde dicho procesamiento comprende extrudir con boquilla la lata con una cuarta boquilla de extrusion que tiene un angulo de 3° en la parte posterior de dicha cuarta boquilla.