KR20010041465A - 월 아이어닝에 의한 캔의 제조 공정 - Google Patents

Abstract

기부와 적어도 한면이 플라스틱층으로 피복된 판금으로부터 얻어진 관형체를 포함하는 캔 제조 공정으로서, 이 공정에서는 먼저 판금으로부터 둥근 디스크가 제조된 다음, 디스크는 적어도 외측면이 플라스틱 층으로 피복된 컵으로 디프-드로잉 가공되고, 그 후 이 컵은 월 아이어닝에 의해 캔으로 성형되며, 월 아이어닝은 컵을 복수의 월 아니어닝 링을 통해서 연속적으로 이동시킴으로써 단일 행정으로 발생하며, 이 공정에서는 선택적으로 금속 피복된 강판이 판금으로 사용되고, 연속적인 적어도 3개의 월 아이어닝 링의 각각에 대한 진입 각도가 이전 링의 진입 각도보다 작다.

Description

월 아이어닝에 의한 캔의 제조 공정{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A CAN BY WALL IRONING}

미국 특허 제A-3,765,206호는 4 내지 6°사이의 진입 각도를 갖는 단일 월 아이어닝 링을 이용해서 피복강으로부터 캔을 월 아이어닝하는 방법을 제안하고 있다. 이 경우에, 진입 각도는 월 아이어닝 링으로의 진입 평면이 상기 링의 축선과 형성하는 각도를 의미하는 것으로 이해된다. 그러나, 이 서류는 금속성 피복물을 갖는 강판에만 관련된 것이다.

선택적으로 금속 피복된 강판 및 플라스틱 층에 기초한 박판으로부터의 캔의 제조를 위한 월 아이어닝에 있어서는 각종 문제점들이 야기될 수 있는 것으로 판명되었다. 이들 문제점들 중 몇몇은 플라스틱 층과 관련된 것이다. 컵을 성형하는 디프 드로잉 가공 중에, 이 플라스틱 층은 느슨한 스트랜드(strand)를 형성하기 시작할 수 있거나, 거친 표면을 낳을 수 있으며, 또는 심지어 완전히 파열할 수도 있다. 그러나, 월 아이어닝 링에서의 팽창력이 과도하다는 사실에 의해서도 문제점들이 발생할 수 있으며, 이것은 이들 링에 대한 지나친 마모를 야기해서 제품의 치수 부정확성 또는 심지어 이들 링의 파열을 초래할 수 있다. 일반적으로, 월 아이어닝 링에서의 팽창력은 선택되는 진입 각도가 작아짐에 따라 증대하게 된다.

본 발명은 기부와 적어도 한 면이 플라스틱층으로 피복된 판금으로부터 얻어진 관형체를 포함하는 캔의 제조 공정에 관한 것으로서, 이 공정에서는 먼저 판금으로부터 둥근 디스크가 제조된 다음, 디스크는 적어도 외측면이 플라스틱 층으로 피복된 컵으로 디프-드로잉(deep-drawing) 가공되고, 그후 이 컵은 월 아이어닝(wall ironing)에 의해 캔으로 성형되는데, 이 월 아이어닝은 컵을 복수의 월 아니어닝 링을 통해서 연속적으로 이동시킴으로써 단일 행정에서 발생한다. 이러한 성질의 공정은 알루미늄판으로 이루어진 박판에 기초한 유럽 특허 제0,402,006 B1호에 기재되어 있다. 이 특허는 상기 박판을 처리하는 것과 관련한 문제점들을 월 아이어닝 링으로부터의 제안 탈출 각도와 1 내지 4°사이에서 선택된 진입 각도의 조합을 채택함으로써 해결할 것을 제안하고 있다.

도1은 각종 처리 단계에서의 각종 처리 시스템을 도시하고 있고,

도2는 월 아이어닝 작업의 상세를 도시하고 있다.

본 발명을 사용하면 상기 문제점들이 대폭적으로 감소될 수 있음이 판명되었다.

따라서, 본 발명은 선택적으로 금속 피복된 강판이 판금으로 사용될 때 연속적인 적어도 3개의 월 아이어닝 링의 각각에 대한 진입 각도가 이전 링의 진입 각도보다 작다는 사실에 있다. 제 1 월 아이어닝 링에 대한 진입 각도는 제 1 링에서의 팽창력이 과도해지는 것을 방지하기 위해서 비교적 커야 하는 것으로 판명되었다. 그러나, 다음에 올 링에 있어서 진입 각도는 플라스틱 층의 표면이 거칠어지는 것을 방지하기 위해서 보다 작아져야 한다.

제 1 월 아이어닝 링 및 제 2 월 아이어닝 링에 대한 진입 각도들간의 비가 1.3 내지 3.0 사이에 있고 제 2 월 아이어닝 링 및 제 3 아이어닝 링에 대한 진입 각도들간의 비가 1.7 내지 2.8 사이에 있는 3개의 월 아이어닝 링이 사용되는 경우에 양호한 결과를 얻을 수 있다. 바람직하게는 상기 진입 각도들간의 비들은 각각 1.7 내지 2.4 사이, 바람직하게는 1.7 내지 2.3 사이에 있도록 선택된다.

테스트 결과 제 1 월 아이어닝 링에 대한 최적의 진입 각도는 캔이 성형되는 속도에 부분적으로 좌우되는 것으로 밝혀졌다. 이 속도는 종종 분당 캔 제조 행정의 횟수(C)로서 표현된다. 다음, 제 1 월 아이어닝 링에 대한 최적 진입 각도는 A:C°이고, 여기서 A는 560 내지 1280 사이에 있는 것이 선택되고, C는 분당 캔 제조 행정의 횟수를 나타낸다.

월 아이어닝 중에 금속 기부와 플라스틱 층은 동시에 상당한 변형을 겪는다. 플라스틱층은 금속에 잘 부착하는 원활하고 연속적인 표면의 형성을 지속하는 것이 중요하다. 신규한 공정에서 각종 플라스틱을 사용해서 수행된 시험들은 각종 플라스틱은 상당한 변형을 겪은 후에 이들이 결정화되는 정도에 있어서 상당한 차이를 나타낼 수 있음을 보여주었다. 중합 재료의 결정화 수준의 표시는 이 플라스틱에 대한 X선 회절 측정에 의해 얻어진다. 이 회절 측정은 중합체의 고리(chain) 분자 또는 이들 분자의 부분들이 서로에 대해 배향되는 정도를 측정한다. 이 측정 기술은 널리 알려져 있으므로 여기서는 더 이상의 설명을 필요로 하지 않는다. 이 측정 방법의 설명은 "귄더 캠프의 물리적 방법에 의한 플라스틱의 특징, 한서(Hanser) 출판사, 101쪽"에서 주어지고 있다. 신규한 공정에서는 플라스틱 층으로서 변형의 결과로서 상당한 정도까지 결정화할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 이것은 월 아이어닝 중에 플리스틱 층이 손상되거나 판금이 파열될 위험성을 감소시킨다. 특히, X선 회절 측정에 의해 결정되는, 월 아이어닝 후의 최대 결정화율이 적어도 20%인 플라스틱을 사용하는 것이 선호된다.

이러한 맥락에서, 탁월하게 적합한 것으로 입증된 한가지 플라스틱은 이것이 15 내지 30㎛ 사이의 층 두께로 강판에 적용되는 경우에 240℃보다 높은 용융점과 0.6보다 높은 고유 점성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다.

플라스틱 층이 변형의 결과 충분히 결정화해서 신규한 공정에 따라 제조된 플라스틱 피복 캔의 외측면을 위한 피복물로서 적합한지의 여부를 이하의 방식으로 결정하는 것이 가능하다는 사실을 주지해야 한다.

두께가 약 30㎛인 무정질 플라스틱 층이 박판 또는 압출 피복법에 의해 예를 들어 0.26㎜의 적절한 두께를 갖는 ECCS 스트립의 한 면에 적용된다. 얻어진 피복 스트립은 2단계로 직경이 73㎜이고 플라스틱 피복면이 컵의 외측면을 형성하는 컵을 제조하도록 사용된다. 제 1 단계에서 직경이 100㎜인 컵이 직경이 150㎜인 둥근 디스크로부터 디프 드로잉 가공된다. 제 2 단계에서, 이 컵은 추가적인 디프 드로잉 작업에 의해 최종 직경이 73㎜인 컵으로 성형된다. 이 컵은 월 아이어닝 기계로 급송되고, 이 기계에서 컵의 벽 두께는 속도가 분당 70행정이고 진입 각도가 8°인 단일 월 아이어닝 링을 사용하는 월 아이어닝에 의해 감소되며, 이것은 컵의 벽 두께를 적어도 40％만큼 감소시킨다. X선 회절에 의한 결정화율을 결정하기 위해서 그 벽 두께가 월 아이어닝에 의해 감소된 컵의 벽으로부터 기부에서 약 50㎜의 높이에서 시료가 제거되었다. 상술한 바와 같이 판명된 결정화 수준은 이러한 방식으로 준비된 시료에서 20％보다 크거나 같아야 한다.

상술한 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 99％ 이상의 테레프탈산으로 이루어진 산과 90％ 이상의 에틸렌 글리콜로 이루어진 알코올의 50-50 몰％ 혼합물의 중합제품을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

신규한 공정의 과정이 첨부된 도면에서 보다 상세히 예시되어 있다.

도1은 디프 드로잉 가공으로 미리 성형 처리된 컵 또는 비커(3)를 월 아이어닝으로 마무리 가공되는 캔(9)으로 성형하는 방법을 예시하고 있다. 컵(3)은 전진하는 드로잉 블랭크 홀더(2)와 전진하는 드로잉 다이(4) 사이에 위치되며, 그 후 이러한 전진 드로잉 블랭크 홀더(2)와 전진 드로잉 다이(4)는 서로를 향해 이동된다. 이와 동시에, 펀치(1)가 우측으로 이동하며, 그 결과 컵(3)은 최종 마무리 가공된 캔(9)의 내경으로 된다.

다음에, 펀치(1)는 상기 제작품을 3개의 월 아이어닝 링(5, 6, 7)을 통해서 그리고 스트리퍼 링(8)을 통해서 연속적으로 강제로 밀어낸다. 월 아이어닝은 최종 벽 두께 및 벽 길이가 형성된 캔(9)을 제공한다. 최종적으로, 캔(9)의 기부가 기부 공구(10) 쪽으로 펀치(1)를 이동시킴으로써 성형된다.

펀치(1)를 수축시키면 스트리퍼 링(8)은 캔이 횡방향으로 배출될 수 있도록 펀치(1)로부터 캔(9)을 떨어지게 할 수 있다.

도2는 예를 들어 월 아이어닝 링(5)을 통해 성형될 수 있도록 캔 벽의 일부를 통과시킨 상세한 예시를 제공하고 있다. 펀치(1)는 개략적으로 표시되어 있다.

월 아이어닝 링(5)에 대한 진입 평면은 월 아이어닝 링의 축선 방향에 대해 진입 각도 α로 이어진다. 성형될 벽 재료의 두께는 펀치(1)와 월 아이어닝 링(5) 사이에서 감소된다. 이 재료는 양 면에 플라스틱 층(12, 13)을 갖는 실질적인 금속 캔 벽(11)을 포함한다. 도면은 3개층(11, 12, 13) 모두의 두께를 감소시키는 방법을 예시하고 있다.

월 아이어닝 링(5, 6, 7)에 대한 진입 각도(α)가 상술한 조건에 부합하도록 된 경우에 월 아이어닝 링에서 허용할 수 없을 정도로 높은 팽창력을 발생시키지 않고 성형된 캔(9)의 표면에 대한 양호한 결과가 얻어지는 것으로 판명되었다. 그러한 양호한 결과는 예를 들어 월 아이어닝 링(5, 6, 7)에 대한 진입 각도(α)가 예를 들어 각각 8°, 4° 및 2°가 되도록 선택된 경우에 얻어진다. 상술한 바와 같이 플라스틱 피복 재료를 선택하면 손상되지 않는 피복물을 갖는 캔을 얻을 수 있으며, 금속 기부로부터 피복물이 벗겨질 위험성은 무시할 만한 정도이다.

Claims (7)

1. 기부와 적어도 한면이 플라스틱층으로 피복된 판금으로부터 얻어진 관형체로 이루어진 캔 제조 공정으로서, 이 공정에서는 먼저 판금으로부터 둥근 디스크가 제조된 다음, 디스크는 적어도 외측면이 플라스틱 층으로 피복된 컵으로 디프-드로잉 가공되고, 그후 이 컵은 월 아이어닝에 의해 캔으로 성형되며, 월 아이어닝은 컵을 복수의 월 아이어닝 링을 통해서 연속적으로 이동시킴으로써 단일 행정으로 발생하는 캔 제조 공정에 있어서,

   선택적으로 금속 피복된 강판이 판금으로 사용되고, 연속적인 적어도 3개의 월 아이어닝 링의 각각에 대한 진입 각도가 이전 링의 진입 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
2. 제1항에 있어서,

   3개의 월 아이어닝 링이 사용되고, 제 1 월 아이어닝 링 및 제 2 월 아이어닝 링에 대한 진입 각도들간의 비는 1.3 내지 3.0 사이에 있고, 제 2 월 아이어닝 링 및 제3 월 아이어닝 링에 대한 진입 각도들간의 비는 1.7 내지 2.8 사이에 있는 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
3. 제2항에 있어서,

   상기 진입 각도들간의 비들은 각각 1.4 내지 2.4 사이 및 1.7 내지 2.3 사이에 있는 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 1 월 아이어닝 링에 대한 진입 각도는 A:C°이고, 여기서 A는 800 내지 1280 사이에 있도록 선택되고, C는 분당 캔 제조 행정의 횟수를 나타내는 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   변형 결과 상당한 정도로 결정화된 재료가 플라스틱 층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
6. 제5항에 있어서,

   X선 회절 측정에 의해 판정된 월 아이어닝 후의 최대 결정화율은 적어도 약 20％인 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   용융점이 240℃보다 크고 고유 점성이 0.6보다 높은 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 플라스틱으로 사용되고, 이 플라스틱은 15 내지 30㎛의 층 두께로 강판에 적용되는 것을 특징으로 하는 캔 제조 공정.