JP6534494B2 - High-speed blow molding process for forming aluminum containers using high recycle content 3XXX alloy - Google Patents
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Description
本開示は、高リサイクル含有量の3xxx缶体ストックを使用したアルミニウム容器を成形するための高速ブロー成形過程を提供する。 The present disclosure provides a high speed blow molding process for forming aluminum containers using high recycle content 3xxx can stock.
関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2015年5月26日に出願された米国仮特許出願第62/166,212号の利益を主張する。
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 62 / 166,212, filed May 26, 2015, which is incorporated herein by reference in its entirety.
金属缶は、よく知られており、また、飲料用に広く使用されている。従来の飲料缶体は、概して、単純な直立した円筒状の側壁を有する。しかしながら、美的な理由、消費者へのアピール、及び/又は製品の識別から、異なる、より複雑な形状を金属飲料容器の側壁及び/又は底部に与えること、特に、普通の円筒状の缶形状以外の瓶の形状を伴う金属容器を提供することが所望される場合がある。 Metal cans are well known and are also widely used for beverages. Conventional beverage cans generally have a simple upstanding cylindrical sidewall. However, for aesthetic reasons, consumer appeal and / or product identification, different, more complex shapes may be provided to the side walls and / or the bottom of the metallic beverage container, in particular other than the common cylindrical can shape. It may be desirable to provide a metal container with a bottle shape.
予備成形物から金属容器を加圧成形する方法は、例えば米国特許第8,683,837号に説明されているように、当技術分野で知られている。しかしながら、高リサイクル含有量の金属を使用したアルミニウム容器の迅速な生産に対する要求が存在する。 Methods for pressing metal containers from preforms are known in the art, for example as described in US Pat. No. 8,683,837. However, there is a need for rapid production of aluminum containers using high recycle content metals.
本明細書に説明される方法は、高リサイクル含有量の従来の3xxx缶体ストック合金を使用してアルミニウム容器を成形するための効果的な高速ブロー成形過程を提供する。例えば、本方法は、50重量%〜100重量%に達するリサイクル含有量を有する合金に対して行うことができる。 The methods described herein provide an effective high speed blow molding process for forming aluminum containers using high recycle content conventional 3xxx can stock alloys. For example, the method can be performed on an alloy having a recycle content reaching 50% to 100% by weight.
「発明」、「該発明」、「この発明」、及び「本発明」という用語は、本文書で使用されるときに、本特許出願の全ての主題及び後述する特許請求の範囲を広く参照することを意図するものである。これらの用語を含む記載は、本明細書で説明される主題を限定しないこと、又は後述する特許請求の範囲の意味や範囲を限定しないことを理解されたい。網羅される本発明の実施形態は、発明の概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。発明の概要は、本発明の様々な態様の概略であり、また、後述する発明を実施するための形態に置いて更に説明される概念のいくつかを導入する。本発明の概要は、特許請求される主題の重要な又は必要な特徴を識別することを意図せず、また、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用することを意図しない。主題は、明細書全体、任意の又は全ての図面、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。 The terms "invention", "the invention", "this invention", and "the invention" as used in this document broadly refer to all the subject matter of the present patent application and the claims which follow. Is intended. It is to be understood that the description, including these terms, does not limit the subject matter described herein, or limit the meaning or scope of the claims which follow. The embodiments of the present invention to be covered are defined by the claims, not by the summary of the invention. The summary of the invention is a summary of various aspects of the invention, and introduces some of the concepts further described in the Detailed Description below. The summary of the present invention is not intended to identify important or necessary features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used alone to determine the scope of the claimed subject matter. The subject matter should be understood by reference to the entire specification, any or all drawings, and appropriate parts of each claim.
本開示は、完全に又は部分的にアニールしたアルミニウム合金の絞り及びしごき(D&I)予備成形物の、高温及び低温の3xxxシリーズアルミニウムのブロー成形のための方法を提供する。予備成形物は、概して、閉端部の反対側の開口部と、略円筒の壁とを有する中空の加工物である。D&I予備成形物は、D&I過程によって作製される予備成形物である。 The present disclosure provides a method for blow molding of high and low temperature 3xxx series aluminum of a fully and partially annealed aluminum alloy squeeze and iron (D & I) preform. The preform is generally a hollow workpiece having an opening opposite the closed end and a generally cylindrical wall. D & I preforms are preforms made by the D & I process.
本明細書で説明される方法において使用される予備成形物は、典型的には、約2.5インチ(in)〜約3.0inの直径、約10.0in〜約12.5inの高さ、約0.006in〜約0.020の壁厚、及び約0.400〜約1.00inのドーム深さを有する。 The preforms used in the methods described herein are typically about 2.5 inches (in) to about 3.0 inches in diameter, and about 10.0 inches to about 12.5 inches in height. , A wall thickness of about 0.006 inches to about 0.020, and a dome depth of about 0.400 to about 1.00 inches.
本明細書で説明される方法で使用される予備成形物は、用途に応じて被覆すること、又は被覆しないことができる。例えば、従来の缶被覆システムを予備成形物に使用することができる。従来の缶被覆システムは、内側スプレー、インク、及び上塗り剤を備える。 The preforms used in the methods described herein can be coated or uncoated depending on the application. For example, conventional can coating systems can be used for the preforms. Conventional can coating systems comprise an inner spray, an ink and a top coat.
本開示は、周囲温度(すなわち、約18℃〜約25℃)〜最高約300℃の範囲の温度でアルミニウムを成形するための方法を提供し、また、元々の予備成形物の直径よりも最大40%大きい直径まで予備成形物を膨張させるための方法を提供する。本開示は、単一のセグメント分割金型を使用して、最大420psi(約30bar)で作業する低圧成形作業のための方法を提供する。 The present disclosure provides a method for forming aluminum at temperatures ranging from ambient temperature (ie, about 18 ° C. to about 25 ° C.) up to about 300 ° C. and is also greater than the diameter of the original preform. Provides a method for expanding a preform to a 40% larger diameter. The present disclosure provides a method for low pressure molding operations operating at up to 420 psi (about 30 bar) using a single segmented mold.
本明細書で開示される方法は、D&I過程によって作製される予備成形物を膨張させるためにブロー成形を使用するので、商業的に有益である。D&I過程は、代替の衝撃押し出し(IE)過程よりも効率的である。D&I過程は、IE過程よりも大幅に速い生産速度で運転することができ、これは、D&I過程を、高速大量生産プラントに関する経済的選択肢にする。更に、D&I過程は、高リサイクル含有量の合金に対して行うことができる。必要とされる変形がかなり大きいので、IE過程は、高純度の1xxxシリーズアルミニウム合金の使用を必要とし、これは、リサイクルに優しくない。したがって、少なくとも、それらの従来の方法において、アルミニウム瓶は、衝撃押し出し(IE)過程によって製造されるので、開示される方法は、従来の方法よりも有利である。 The method disclosed herein is commercially useful because it uses blow molding to expand preforms made by the D & I process. D & I processes are more efficient than alternative impact extrusion (IE) processes. The D & I process can be operated at a much faster production rate than the IE process, which makes the D & I process an economic option for high speed mass production plants. Furthermore, the D & I process can be performed on alloys with high recycling content. The IE process requires the use of high purity 1xxx series aluminum alloys, as the required deformation is quite large, which is not recycling friendly. Thus, the disclosed method is advantageous over conventional methods, at least in those conventional methods, as aluminum bottles are manufactured by impact extrusion (IE) processes.
本明細書で説明されるブロー成形法は、アルミニウム予備成形物を膨張させて、雌金型に合致させるために、高圧ガスを使用する。開示される方法はまた、ブロー成形において使用されるガスの代わりに液体を使用する液圧成形を用いる製品ラインにも適用することができる。 The blow molding method described herein uses high pressure gas to expand the aluminum preform to conform to the female mold. The disclosed method can also be applied to product lines using hydroforming which uses liquid instead of the gas used in blow molding.
いくつかの実施例において、アルミニウム容器を成形するための過程は、3xxxシリーズのアルミニウム合金のシートから円板を打ち抜き加工することと、金型キャビティの中に予備成形物を配置することと、軸方向荷重を予備成形物に印加することと、予備成形物が膨張して金型キャビティを満たすまで、十分な圧力によって予備成形物の内部に不活性ガスを注入することと、の逐次的な工程を含む。随意に、シートは、約0.0150in〜約0.0250inの範囲の厚さを有する。随意に、円板は、約6.0in〜約9.5inの範囲の直径を有する。 In some embodiments, the process for forming the aluminum container comprises: stamping a disc from a sheet of 3xxx series aluminum alloy; placing a preform in a mold cavity; Sequential steps of applying directional load to the preform and injecting inert gas into the interior of the preform with sufficient pressure until the preform expands and fills the mold cavity including. Optionally, the sheet has a thickness in the range of about 0.0150 in to about 0.0250 in. Optionally, the disc has a diameter in the range of about 6.0 inches to about 9.5 inches.
いくつかの実施例において、予備成形物は、不活性ガスを注入する前に、成形温度まで加熱される。いくつかの事例において、成形温度は、約200℃〜約300℃である。いくつかの事例において、成形温度は、約250℃〜約255℃、又は公称250℃である。過程が、予備成形物を成形温度まで加熱することを含むとき、加熱は、予備成形物が軸方向荷重下にある間に行うことができる。すなわち、加熱は、軸方向荷重が印加されている間に行うことができる。軸方向荷重は、予備成形物が軸方向に膨張することを防止するが、軸方向荷重は、予備成形物を圧縮しない(すなわち、長さを低減させない)。 In some embodiments, the preform is heated to the molding temperature prior to injecting the inert gas. In some cases, the molding temperature is about 200 ° C to about 300 ° C. In some cases, the molding temperature is about 250 ° C. to about 255 ° C., or a nominal 250 ° C. When the process involves heating the preform to the forming temperature, heating can be performed while the preform is under axial load. That is, heating can be performed while an axial load is applied. Axial loading prevents the preform from expanding axially, but axial loading does not compress the preform (ie does not reduce its length).
不活性ガスは、予め設定された軸方向荷重に到達した後に注入される。いくつかの実施例において、予め設定された軸方向荷重は、約100〜250lb/ft2の範囲である。予備成形物が膨張するにつれて、軸方向荷重が減少するので、注入されたガスは、制御された速度で圧力を予備成形物に印加する。 The inert gas is injected after reaching a preset axial load. In some embodiments, the axial load that is set in advance, in the range of about 100~250lb / ft 2. As the preform expands, the axial load decreases so that the injected gas applies pressure to the preform at a controlled rate.
いくつかの実施例において、予備成形物は、金型キャビティに配置される前にアニールすることができる。いくつかの事例において、アニール温度は、約100℃〜約400℃である。いくつかの事例において、アニール温度は、約300℃〜約400℃である。 In some embodiments, the preform can be annealed prior to being placed in the mold cavity. In some cases, the annealing temperature is about 100 ° C to about 400 ° C. In some cases, the annealing temperature is about 300 <0> C to about 400 <0> C.
本開示の範囲内には、本明細書で開示される任意の方法によって作製されるアルミニウム瓶も含まれる。 Also included within the scope of the present disclosure are aluminum bottles made by any of the methods disclosed herein.
本明細書で開示される方法の柔軟性は、他のアルミニウム成形法、例えば機械的な成形では困難であり得る、アルミニウム瓶の市場における精巧なデザインの製品を可能にする。 The flexibility of the method disclosed herein enables products of elaborate design in the aluminum bottle market, which may be difficult with other aluminum forming methods, such as mechanical forming.
本明細書で説明される方法は、最高100%のリサイクル含有量の従来の3xxx缶体ストック合金から、成形アルミニウム瓶を提供する。いくつかの事例において、本方法は、D&I過程によって、壁、閉端部、及び開口部を有する予備成形物を製造することと、高速ブロー成形によって予備成形物を成形容器に膨張させることとを含む。 The methods described herein provide shaped aluminum bottles from conventional 3xxx can stock alloys with recycle content up to 100%. In some cases, the method produces a preform having a wall, a closed end, and an opening by a D & I process, and expanding the preform into a molded container by high speed blow molding. Including.
一例であり、限定するものではないが、円板は、アルミニウムシートから打ち抜き加工される。このブランクは、パンチ加工又は切断などの当技術分野で知られている任意の方法によって成形することができる。1つの実施形態において、外側切断工具は、約0.0150in〜約0.0250in(例えば、0.0150in〜0.0200in、0.0180in〜0.0200in、0.0180in〜0.0250in、又は0.0200in〜0.0250in)の範囲の厚さを有する3xxxシリーズアルミニウムシートを円板に切断し、該円板を直ちにカップに絞り加工する。円板は、内カップ成形ツールによってカップに絞り加工することができる。切断加工及び絞り加工は、複動プレスによって行われ、該複動プレスでは、連続運動において、第1の動作が円板の切断を行い、第2の動作がカップの成形加工を行う。大型のアルミニウム瓶を含むアルミニウム瓶のための十分な材料を提供するために、切断加工した円板は、約6.0in〜約10.0in(例えば、例えば、6.0in、6.2in、6.5in、6.7in、7.0in、7.2in、7.5in、7.7in、8.0in、8.2in、8.5in、8.7in、9.0in、9.2in、9.5in、9.7in、又は10.0in)の範囲の直径を有することができる。 By way of example and not limitation, the disc is stamped from an aluminum sheet. The blank can be shaped by any method known in the art such as punching or cutting. In one embodiment, the outer cutting tool is about 0.0150 in to about 0.0250 in (eg, 0.0150 in to 0.0200 in, 0.0180 in to 0.0200 in, 0.0180 in to 0.0250 in, or 0. The 3xxx series aluminum sheet having a thickness in the range of 0200 in-0.0250 in) is cut into discs and the discs are immediately drawn into cups. The disc can be drawn into a cup by an inner cup forming tool. Cutting and drawing are performed by a double-acting press, in which the first operation cuts the disc and the second performs molding of the cup in a continuous motion. In order to provide sufficient material for aluminum bottles, including large aluminum bottles, the cut disk may be about 6.0 in to about 10.0 in (eg, for example, 6.0 in, 6.2 in, 6) .5 in, 6.7 in, 7.0 in, 7.2 in, 7.5 in, 7.7 in, 8.0 in, 8.2 in, 8.5 in, 8.7 in, 9.0 in, 9.2 in, 9.5 in , 9.7 inches, or 10.0 inches).
成形されたカップは、そのサイズをより小さい直径に低減させてその後の作業を容易にするために更なる作業を必要とする、かなり大きい直径を有する。これは、再絞り加工過程によって達成される。本明細書で説明される方法のための適切な再絞り加工過程としては、例えば、直接再絞り加工が挙げられ、該加工では、類似するカップ成形工具を使用することによって、カップベースの内側からカップを絞り加工して、その直径を低減させ、材料を変位させて、より高いカップ壁を成形する。本明細書で説明される方法で使用するための別の適切な再絞り加工過程は、逆再絞り加工であり、該加工では、カップの底部からカップを絞り加工し、金属を反対方向へ折り畳んで、より高いカップ壁を成形する。本明細書で開示される方法は、これらの予備成形物の再絞り加工過程のいずれかを含むことができるが、これらの再絞り加工過程に限定されない。機械の要件、制限、及び過程の要件に応じて、複数の再絞り加工過程又は再絞り加工過程の組み合わせが存在し得る。 The molded cup has a rather large diameter, which requires further work to reduce its size to smaller diameters and to facilitate subsequent work. This is achieved by the redrawing process. Suitable redrawing processes for the methods described herein include, for example, direct redrawing, where the process is from the inside of the cup base by using a similar cup forming tool The cup is drawn to reduce its diameter and displace the material to form a higher cup wall. Another suitable redrawing process for use in the method described herein is reverse redrawing, which involves drawing the cup from the bottom of the cup and folding the metal in the opposite direction And mold the cup wall higher. The methods disclosed herein can include any of these preform redraw processes, but are not limited to these redraw processes. Depending on the machine requirements, limitations, and process requirements, there may be multiple redrawing processes or combinations of redrawing processes.
カップを最終的な瓶の予備成形物の直径まで絞り加工すると、しごき加工工具がカップ壁を引き伸ばし、薄くして、最終的な予備成形物の壁厚及び長さを達成する。D&I過程が終了すると、ドーム加工作業が行われ、該作業では、予備成形体の底部、すなわち、ドーム外形が成形される。本明細書で説明されるブロー成形過程で使用する場合、最終的な予備成形物は、約2.0〜約3.5in(例えば、2.0in〜3.0in、又は2.5in〜3.5in)の範囲の直径を有することができ、また、約10.0in〜約12.5in(例えば、10.0in、10.5in、11.0in、11.5in、12.0in、又は12.5in)程度の高さとすることができる。予備成形物の壁は、約0.006〜から約0.020の範囲(例えば、0.006in、0.007in、0.008in、0.009in、0.010in、0.012in、0.014in、0.016in、0.018in、又は0.020in)の厚さを有する。いくつかの事例において、予備成形物は、約0.010in〜約0.020(例えば、0.012in、0.014in、0.016in、0.018in)の一定の壁厚を有することができる。他の事例において、瓶の予備成形物は、様々な壁厚を有し、頂部のより厚い部分で、約0.010in〜約0.020in(例えば、0.010in、0.012in、0.014in、0.016in、0.018in、0.020in)を有し、及び中央のより薄い部分で、約0.006in〜約0.012in(例えば、0.006in、0.007in、0.008in、0.009in、0.010in、0.012in)を有する。予備成形物のドームは、約0.400in〜約1.00in(例えば、0.400in、0.500in、0.600in、0.700in、0.800in、0.900、1.00in)の深さを有する。 When the cup is drawn to the diameter of the final bottle preform, the ironing tool stretches and thins the cup wall to achieve the final preform wall thickness and length. At the end of the D & I process, a dome processing operation is performed in which the bottom of the preform, i.e. the dome profile, is formed. When used in the blow molding process described herein, the final preform may be about 2.0 to about 3.5 inches (e.g., 2.0 inches to 3.0 inches, or 2.5 inches to 3.times.). It may have a diameter in the range of 5 in) and may be about 10.0 in to about 12.5 in (e.g., 10.0 in, 10.5 in, 11.0 in, 11.5 in, 12.0 in, or 12.5 in) ) Can be about the height. The preform walls range from about 0.006 to about 0.020 (e.g., 0.006 in, 0.007 in, 0.008 in, 0.009 in, 0.010 in, 0.012 in, 0.014 in, Have a thickness of 0.016 in, 0.018 in, or 0.020 in). In some cases, the preform can have a constant wall thickness of about 0.010 in to about 0.020 (e.g., 0.012 in, 0.014 in, 0.016 in, 0.018 in). In other cases, the bottle preform has various wall thicknesses and is about 0.010 in to about 0.020 in (eg, 0.010 in, 0.012 in, 0.014 in) at the thicker portion of the top , 0.016 in, 0.018 in, 0.020 in), and in the central thinner part, about 0.006 in to about 0.012 in (eg, 0.006 in, 0.007 in, 0.008 in, 0) .009 in, 0.010 in, 0.012 in). The preform dome has a depth of about 0.400 in to about 1.00 in (e.g., 0.400 in, 0.500 in, 0.600 in, 0.700 in, 0.800 in, 0.900, 1.00 in) Have.
予備成形物の成形過程中に、予備成形物は、随意のアニール作業を受けさせることができ、その温度は、約100℃〜約400℃(例えば、100℃〜300℃、100℃〜200℃、200℃〜400℃、200℃〜300℃、又は300℃〜400℃)の範囲であり、持続時間は、約1分〜約3時間(例えば、1分〜1時間、1分〜30分、5分〜20分、1時間〜3時間、2時間〜3時間、又は1時間〜2時間)である。アニール過程は、金属の成形性を改善するために行うことができる。特定の場合において、アニール過程は、約1時間〜約3時間の範囲の持続期間を有し得る。他の事例において、アニール過程は、約1分〜約30分の範囲であり得る。アニール作業は、アルミニウムシートの生産中に、又は1つ以上の予備成形物の生産工程中に加えることができる。アニール過程は、予備成形物の特定の部分に局所的に適用することができる。例えば、アニール過程は、瓶の首部分に、瓶の胴体部分に、瓶の基部に、又はこれらの任意の組み合わせに適用することができる。アニール過程はまた、アルミニウムシートを予備成形物に処理する前に、その選択的部分に適用することもできる。したがって、機械的特性の勾配は、予備成形物の側壁の高さに沿って誘導される。代替的に、アニール工程は、首部加工及び成形加工の連続作業の中間工程として適用することができる。 During the molding process of the preform, the preform may be subjected to an optional annealing operation, the temperature is about 100 ° C. to about 400 ° C. (eg, 100 ° C. to 300 ° C., 100 ° C. to 200 ° C. , 200 ° C. to 400 ° C., 200 ° C. to 300 ° C., or 300 ° C. to 400 ° C.), and the duration time is about 1 minute to about 3 hours (eg, 1 minute to 1 hour, 1 minute to 30 minutes) 5 minutes to 20 minutes, 1 hour to 3 hours, 2 hours to 3 hours, or 1 hour to 2 hours). An annealing process can be performed to improve the formability of the metal. In certain cases, the annealing process may have a duration ranging from about 1 hour to about 3 hours. In other cases, the annealing process may range from about 1 minute to about 30 minutes. An annealing operation can be added during the production of the aluminum sheet or during the production process of one or more preforms. The annealing process can be applied locally to specific parts of the preform. For example, the annealing process can be applied to the neck portion of the bottle, to the body portion of the bottle, to the base of the bottle, or any combination thereof. The annealing process can also be applied to selective portions of the aluminum sheet prior to processing it into a preform. Thus, a gradient of mechanical properties is induced along the height of the sidewall of the preform. Alternatively, the annealing step can be applied as an intermediate step of the continuous operation of neck processing and shaping processing.
いくつかの実施例において、本方法は、高リサイクル含有量の従来の3xxx缶体ストック合金のD&I予備成形物を成形するための、高速ブロー成形過程を提供する。リサイクル含有量は、合金の最大100重量%の量で存在し得る。いくつかの事例において、リサイクル含有量は、合金の50重量%〜100重量%(例えば、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、又は100重量%)で存在し得る。 In some embodiments, the method provides a high speed blow molding process for forming D & I preforms of conventional 3xxx can stock alloys with high recycle content. Recycle content may be present in amounts up to 100% by weight of the alloy. In some cases, the recycling content is 50 wt% to 100 wt% of the alloy (e.g., 50 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%) , 85 wt%, 90 wt%, 95 wt%, or 100 wt%).
1つの実施例では、標準AA3104缶体ストック合金が使用される。本明細書で開示される方法で使用することができる他の非限定的な合金は、AA3003、AA3004、AA3105、及びAA3204である。 In one embodiment, a standard AA3104 can stock alloy is used. Other non-limiting alloys that can be used in the methods disclosed herein are AA3003, AA3004, AA3105, and AA3204.
1つの非限定的な実施例において、予備成形物は、随意に、ブロー成形の前に箱形炉においてアニールされる。随意のアニールの後、予備成形物は、ブロー成形のために、金型キャビティの中に配置される。金型キャビティは、典型的に、長軸を有する。予備成形物はまた、長軸を有し、また、金型キャビティ内に実質的に同軸で配置される。随意に、金型キャビティは、分割金型の一部、すなわち、金型キャビティの外周の周囲の、成形した容器の取り外しのために分離可能な2つ以上の嵌合セグメントから作製される金型である。分割金型に関して、画定される形状は、キャビティの長軸を中心に非対称とすることができる。 In one non-limiting example, the preform is optionally annealed in a box furnace prior to blow molding. After optional annealing, the preform is placed in the mold cavity for blow molding. The mold cavity typically has a major axis. The preform also has a longitudinal axis and is disposed substantially coaxially within the mold cavity. Optionally, the mold cavity is a part of a split mold, ie a mold made of two or more mating segments separable for the removal of molded containers, around the periphery of the mold cavity It is. With respect to the split mold, the defined shape may be asymmetric about the longitudinal axis of the cavity.
1つの実施例において、高速ブロー成形過程は、周囲又は加熱金型キャビティを使用する。加熱金型キャビティの事例では、予備成形物の頂部から底部まで金型キャビティの温度が約5℃〜10℃(例えば、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃、又は10℃)変動するように、制御された温度勾配を使用することができる。実際には、金型キャビティの頂部及び底部は、約200℃〜300℃(例えば、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、又は300℃)の温度まで加熱され、底部は、頂部よりも5℃〜10℃高い。いくつかの実施例において、金型装置は、2つの半部(左及び右)と、バッキングラム(底部)と、予備成形物シール(頂部)とを有する分割金型を含む。加熱金型キャビティに加えて、バッキングラム及び予備成形物シールも加熱することができる。バッキングラム及びシールが加熱されるとき、バッキングラムは、概して、約215℃〜約335℃(215℃、225℃、235℃、245℃、255℃、265℃、275℃、285℃、295℃、305℃、315℃、325℃、又は335℃)の温度まで加熱され、予備成形物シールは、概して、金型キャビティの上部分に類似する温度まで、例えば、約180℃〜320℃(例えば、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、又は320℃)に加熱される。図1は、分割金型110の一方の半部及びバッキングラム120を示す金型キャビティの概略図である。
In one embodiment, the high speed blow molding process uses a surrounding or heated mold cavity. In the case of a heated mold cavity, the temperature of the mold cavity is about 5 ° C. to 10 ° C. (eg, 5 ° C., 6 ° C., 7 ° C., 8 ° C., 9 ° C., or 10 ° C.) from top to bottom of the preform. A controlled temperature gradient can be used to vary. In practice, the top and bottom of the mold cavity are heated to a temperature of about 200 ° C. to 300 ° C. (eg, 200 ° C., 220 ° C., 240 ° C., 260 ° C., 280 ° C., or 300 ° C.) and the bottom is 5 ° C. to 10 ° C. higher than the top. In some embodiments, the mold apparatus includes a split mold having two halves (left and right), a backing ram (bottom) and a preform seal (top). In addition to the heated mold cavity, the backing ram and preform seal can also be heated. When the backing ram and seal are heated, the backing ram is generally about 215 ° C. to about 335 ° C. (215 ° C., 225 ° C., 235 ° C., 245 ° C., 255 ° C., 265 ° C., 275 ° C., 285 ° C., 295 ° C. Heated to a temperature of 305 ° C., 315 ° C., 325 ° C., or 335 ° C., and the preform seal is generally, for example, about 180 ° C. to 320 ° C. (eg, (200 ° C., 220 ° C., 240 ° C., 260 ° C., 280 ° C., 300 ° C., or 320 ° C.). FIG. 1 is a schematic view of a mold cavity showing one half of a
図2は、ブロー成形過程の概略図である。図2のパネルAに示されるように、ブロー成形過程中に、金型キャビティ210、バッキングラム220、及び予備成形物シール230は、予備成形物240を囲む。図2のパネルBに示されるように、バッキングラム220は、矢印250によって示される軸方向荷重を予備成形物240上に配置し、一方で、予備成形物240は、その成形温度まで加熱される。軸方向荷重は、典型的には、100lb/ft2〜250lb/ft2の範囲(例えば、100lb/ft2、125lb/ft2、150lb/ft2、175lb/ft2、200lb/ft2、225lb/ft2、又は250lb/ft2)である。バッキングラム220は、予備成形物240に荷重を及ぼすが、予備成形物のいかなる顕著な圧縮又は長さの低減も存在しない。バッキングラム220の位置ずれは、約0in〜約0.050in(例えば、0.025〜0.05in)である。バッキングラム220は、予備成形物ドームと接触して配置されると、及び成型過程中には本質的に静止している。
FIG. 2 is a schematic view of the blow molding process. During the blow molding process, the
成形温度に到達すると、図2のパネルC及びDに示されるように、予備成形物240は、予備成形物240が膨張して、金型キャビティ210を完全に満たすまで、窒素などの不活性ガス260で加圧される。ブロー圧力は、制御された速度で予備成形物に印加される。予備成形物240が膨張するにつれて、軸方向荷重が減少する。
Once the forming temperature is reached, as shown in panels C and D of FIG. 2, the
1つの非限定的な実施例において、250℃の予備成形物の公称温度の場合、金型キャビティの上部分は、250℃まで加熱され、金型キャビティの底部分は、255℃まで加熱される。シールは、250℃まで加熱され、バッキングラムは、275℃まで加熱される。成形過程中は、4つの部品(すなわち、金型の2つの半部、バッキングラム、及びシール)が予備成形物を囲む。約200lb/ftの軸方向荷重が予備成形物に配置され、一方で、予備成形物がその成形温度まで加熱される。成形温度に到達すると、予備成形物は、金型キャビティが満たされるまで窒素で加圧される。 In one non-limiting example, for a nominal temperature of 250 ° C. preform, the upper part of the mold cavity is heated to 250 ° C. and the lower part of the mold cavity is heated to 255 ° C. . The seal is heated to 250 ° C. and the backing ram is heated to 275 ° C. During the molding process, four parts (i.e., two halves of the mold, backing ram and seal) surround the preform. An axial load of about 200 lb / ft is placed on the preform while the preform is heated to its molding temperature. Once the molding temperature is reached, the preform is pressurized with nitrogen until the mold cavity is filled.
随意に、ブロー成形法は、周囲温度で、すなわち、金型装置を加熱することなく、行うことができる。周囲温度状態、例えば23℃の下での成形するとき、予備成形物は、予め設定された軸方向荷重に到達すると直ちに不活性ガスで加圧される。加圧速度は、約1秒であり、圧力は、ブロー成形された予備成形物が金型キャビティを完全に満たすまで保持される。 Optionally, the blow molding process can be carried out at ambient temperature, ie without heating the mold apparatus. When molding under ambient temperature conditions, for example 23 ° C., the preform is pressurized with an inert gas as soon as a preset axial load is reached. The pressure rate is about 1 second and the pressure is held until the blow molded preform completely fills the mold cavity.
分割金型の膨張は、元々の直径よりも最大40%(例えば、15%、20%、25%、30%、35%、又は40%)大きい直径に増加する。成形温度は、周囲温度状態、例えば23℃〜約300℃(例えば、23℃〜100℃、23℃〜200℃、100℃〜300℃、又は200℃〜300℃)の範囲である。 The expansion of the split mold increases to a diameter that is up to 40% (e.g., 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, or 40%) larger than the original diameter. The molding temperature is ambient temperature, for example, in the range of 23 ° C. to about 300 ° C. (eg, 23 ° C. to 100 ° C., 23 ° C. to 200 ° C., 100 ° C. to 300 ° C., or 200 ° C. to 300 ° C.).
図3は、D&I予備成形物を高速ブロー成形過程において直線壁金型に対して膨張させたときの、経時的な成形パラメータの変化を示すグラフである。完全に成形された瓶は、40%の膨張(最終的な直径の2.933まで)を有した。この瓶は、予備成形物の頂部から底部まで5℃の温度勾配を伴って、250℃の公称温度で成形し、すなわち、予備成形物の頂部の温度は、250℃であり、予備成形物の底部の温度は、255℃であった。図3に示されるように、直線壁容器を作製するための成形過程全体には、約5秒かかった。 FIG. 3 is a graph showing the evolution of molding parameters over time as the D & I preform is expanded relative to a linear wall mold in a high speed blow molding process. The fully molded bottle had a 40% expansion (up to 2.933 of the final diameter). The bottle is molded at a nominal temperature of 250 ° C., with a temperature gradient of 5 ° C. from top to bottom of the preform, ie the temperature at the top of the preform is 250 ° C. The temperature at the bottom was 255 ° C. As shown in FIG. 3, the entire molding process to make a straight walled container took about 5 seconds.
本明細書で説明される成形されたアルミニウム容器は、清涼飲料、水、ビール、ワイン、栄養ドリンク、及び他の飲料が挙げられるが、これらに限定されない飲料に使用することができる。 The shaped aluminum containers described herein can be used for beverages including, but not limited to, soft drinks, water, beer, wine, nutritional drinks, and other beverages.
前述した全ての特許、公報、及び要約は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。上述したものは、本発明の好ましい実施形態だけに関連するものであること、及び本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、多数の修正又は変更が実施形態において行われ得ることを理解されたい。 All patents, publications and abstracts mentioned above are hereby incorporated by reference in their entirety. It is to be understood that what has been described above relates only to the preferred embodiments of the present invention, and that numerous modifications or alterations may be made in the embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. .
Claims (19)
3xxxシリーズのアルミニウム合金のシートから円板を打ち抜き加工することと、
前記円板の絞り加工、再絞り加工、しごき加工、及びドーム加工を行うことによって瓶の予備成形物を成形することと、
金型キャビティの中に前記瓶の予備成形物を配置することと、
軸方向荷重を前記瓶の予備成形物に印加することであって、前記軸方向荷重の印加が、前記予備成形物の長さを低減させない、印加することと、
前記瓶の予備成形物が膨張して前記金型キャビティを満たすまで、圧力によって前記瓶の予備成形物の内部に不活性ガスを注入することと、の逐次的な工程を含む、方法。 A method for forming an aluminum container, comprising
Punching a disc from a 3xxx series aluminum alloy sheet,
Shaping the preform of the bottle by drawing, redrawing, ironing and doming the disc;
Placing the preform of the bottle in a mold cavity;
Applying an axial load to the preform of the bottle, wherein the application of the axial load does not reduce the length of the preform;
Injecting an inert gas into the interior of the bottle preform by pressure until the bottle preform expands to fill the mold cavity.
2.5in〜3.0inの直径、
10.0in〜12.5inの高さ、
0.006in〜0.020inの壁厚、及び
0.400in〜1.00inのドーム深さを有する、請求項1〜18のいずれかに記載の方法。 The preform of said bottle is
2.5in to 3.0in diameter,
10.0in to 12.5in height,
The method according to any of the preceding claims, having a wall thickness of 0.006 "to 0.020" and a dome depth of 0.400 "to 1.00".
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