NL1010009C2 - Werkwijze voor de vervaardiging van in hoofdzaak metalen blanks, van busrompen uit zulke blanks, van gevulde en gesloten bussen uit dergelijke busrompen, alsmede een metalen busromp. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR DE VERVAARDIGING VAN IN HOOFDZAAK METALEN BLANKS, VAN BUSROMPEN UIT ZULKE BLANKS, VAN GEVULDE EN GESLOTEN BUSSEN UIT DERGELIJKE BUSROMPEN, ALSMEDE EEN METALEN BUSROMP

5

De uitvinding heeft allereerst betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van in hoofdzaak metalen blanks, als uitgangsvorm voor de vervaardiging door dieptrekken en/of wandstrekken van busrampen, elk omvattende een buswand en een busbodem, welke werkwijze de bewerking van het stansen van 10 schijven uit plaatmateriaal omvat. Uit deze schijven worden dan vervolgens de blanks gevormd. Onder blanks worden in de verpakkingsindustrie in het algemeen de uitgangsvormen verstaan waaruit busrampen door dieptrekken en/of wandstrekken worden vervaardigd.

Behalve op de vervaardiging van blanks heeft de uitvinding ook betrekking 15 op een werkwijze voor vervaardiging van busrampen uit zulke blanks, een werkwijze voor het vervaardigen van gevulde en gesloten bussen en ook een metalen busramp welke gevuld kan worden en vervolgens met behulp van een deksel kan worden afgedicht ter vorming van een gesloten bus. Dergelijke bussen worden in groten getale gebruikt voor de verpakking van dranken en levensmiddelen, maar ook van 20 andere materialen.

In het hierna volgende zal als regel worden uitgegaan van de vervaardiging van een drankenbus, hoewel de uitvinding uitdrukkelijk niet daartoe beperkt is.

Een algemeen gebruikelijke werkwijze bestaat daarin dat uit een metalen plaatmateriaal ronde schijven worden gestanst, welke zelf als blanks worden 25 gebruikt. Deze vervaardiging van blanks kan geschieden bij de bussenmaker, maar ook bij de staalfabrikant, welke daarbij het afvallende retourschroot weer direct zelf kan inzetten. Bij de verwerking van dergelijke vlakke blanks worden één of meer dieptrekbewerkingen uitgevoerd, al of niet gevolgd door een zogenaamde wandstrekbewerking. Tijdens het dieptrekken blijft de wanddikte van de gevormde 30 bus, of de tussenvormen daarvan, in hoofdzaak ongewijzigd. Bij het wandstrekken echter wordt het wandmateriaal sterk verdund, waardoor een aanzienlijke materiaalbesparing wordt verkregen. De bodem van de bus behoudt daarbij echter 1 0 1 000 9 -2- goeddeels de oorspronkelijke plaatdikte, of iets minder, indien aansluitend ook nog de bodem wordt geprofileerd.

Een dergelijke profilering kan er bijvoorbeeld in bestaan dat een zogenaamde ziel in de bodem wordt gedrukt teneinde de bodem een iets grotere vormstijfheid te geven.

5 Niettemin blijft de bodem daarmee nog weinig dunner dan de oorspronkelijke dikte van het gebruikte plaatmateriaal. Ook de mechanische eigenschappen van de bodem worden hoofdzakelijk nog bepaald door die van het uitgangsmateriaal.

De keuze van het uitgangsmateriaal wordt in hoofdzaak bepaald door de eisen welke het dieptrekken, respectievelijk het wandstrekken, van de buswand aan dit 10 materiaal stellen; zodat het niet mogelijk is een stijver en harder uitgangsmateriaal te gebruiken hetwelk tot een dunnere bodem zou kunnen leiden.

De uitvinding stelt zich nu ten doel een werkwijze te verschaffen waarbij niettemin een aanzienlijke materiaalbesparing van de blank en dus ook van de busromp mogelijk is, zonder dat deze leidt tot een minder stijve busbodem.

15 De uitvinding bestaat daartoe daarin dat bij de in de aanhef vermelde werkwijze voor het vervaardigen van blanks het plaatmateriaal ter plaatse van het middengedeelte van de te vormen blank bi-axiaal wordt gestrekt, waarbij een gebied van de te vormen blank, buiten het middengedeelte, ingeklemd wordt gehouden.

Als gevolg van deze bi-axiale verstrekking wordt het middengedeelte van de 20 te vormen blank dunner, doch krijgt daarbij tevens een aanzienlijke deformatieversteviging. Het meer naar buiten liggende deel van de te vormen blank wordt niet bi-axiaal gestrekt en blijft daardoor de oorspronkelijke materiaaleigenschappen behouden.

Ten gevolge van de bi-axale verstrekking van het middengedeelte verplaatst 25 zich materiaal uit het midden naar buiten toe, waardoor een gedeelte van het materiaal dat anders de busbodem zou vormen nu mede de buswand vormt. Als gevolg hiervan kan de uitgestanste schijf waaruit een blank wordt gevormd kleiner zijn, hetgeen tot materiaalbesparing leidt.

Het bi-axiaal strekken van de middengedeeltes van de te vormen blanks kan 30 geschieden voorafgaand aan het uitstansen van schijven uit het plaatmateriaal. In dat geval dient de plaat op iedere plaats, waaruit een schijf wordt gestanst, plaatselijk te i i i 1 P i O o r' r> -3- worden geklemd en binnen iedere klemrand te worden gestrekt. Aansluitend kunnen dan de blanks uit de plaat worden gestanst.

De voorkeur gaat echter uit naar een werkwijze waarbij de schijven uit het plaatmateriaal worden gestanst voorafgaande aan het bi-axiaal strekken van het 5 middengedeelte van de blank. Dit kan leiden tot eenvoudige apparatuur voor het bi-axiaal strekken.

Metalen busrompen voor drankenbussen worden veelal vervaardigd uit aluminium of uit staal. Hoewel de nieuwe werkwijze ook op aluminium plaatmateriaal toepasbaar is, is echter gebleken dat het de voorkeur verdient om hem toe te passen op 10 plaatmateriaal op basis van staal. Daarbij blijkt namelijk een sterkere vervorming van het bodemmateriaal mogelijk, hetgeen tot een grotere materiaalbesparing leidt.

Ook lijkt het de voorkeur te verdienen om de nieuwe werkwijze toe te passen op plaatmateriaal hetwelk metallisch en/of met een kunststof is bekleed. Hierdoor zijn minder nabewerkingen nodig van de uiteindelijke busromp teneinde hem te 15 kunnen vullen en sluiten.

Het bi-axiaal strekken van het middengedeelte van de te vormen blank kan op diverse wijzen geschieden. Bijvoorbeeld is het denkbaar om de algemeen bekende techniek van het hydrovormen daarvoor toe te passen, of van het forceren met een forceerwiel. Beide methoden blijken echter sterk tijdrovend te zijn. De voorkeur gaat 20 daarom uit naar een werkwijze, volgens de uitvinding, waarbij het bi-axiaal strekken wordt uitgevoerd door een stempel, met een convex gevormde kop, tegen het middengedeelte van de te vormen blank te drukken. De vorm van de convex gevormde kop kan worden aangepast aan de gewenste verdeling van de versteviging over het oppervlak van de blank. Als regel echter zal het oppervlak van deze kop de 25 vorm van een bolschijf benaderen.

Het bi-axiaal gestrekte middengedeelte zal overeenkomen met althans de uit de blank te vormen busbodem. Door deze busbodem in zijn geheel te verdunnen wordt extra materiaal bespaart. In het bijzonder wordt echter er de voorkeur aangegeven dat het bi-axiaal gestrekte middengedeelte tevens het deel van de blank 30 omvat waaruit een conisch overgangsdeel van de busbodem naar de buswand wordt gevormd. Opgemerkt wordt dat zeer algemeen een dergelijk conisch overgangsdeel bij drankenbussen wordt toegepast.

1 n 1 0 n n Q

-4-

Het zal duidelijk zijn dat, naarmate de verstrekking sterker is, een grotere materiaalbesparing bereikbaar is.

Echter daarbij moet worden gerealiseerd dat men hier ook weer voor grenzen wordt gesteld die door het gebruikte materiaal worden bepaald.

5 Een goede mate van bi-axiaal strekken bij stalen bussen is bereikbaar wanneer deze bi-axiaal strekking tot een diktereductie leidt van gemiddeld tussen 20 en 30 %. De beste resultaten werden tot nu toe verkregen met diktereducties welke gelijkmatig zijn verdeeld over het middengedeelte en in een mate tussen 23 en 27% diktereductie.

10 Zoals reeds is opgemerkt kan uitgegaan worden van plaatmateriaal hetwelk bekleed is. Indien het plaatmateriaal op basis van staal betreft, is gebleken dat goede resultaten verkregen worden indien wordt uitgegaan van staalplaat welke tweezijdig metallisch is bekleed met één van de materialen uit de groep omvattende tin en chroom / chroomoxide en welke verder tweezijdig is bekleed met althans een laag 15 kunststof uit de groep omvattende PET, polypropyleen en co-polymeren daarvan.

Aldus beklede staalplaat is op zich van algemene bekendheid en behoeft hier niet nader te worden toegelicht.

Voor de nieuwe werkwijze is het verder van belang gebleken dat het gebruikte plaatmateriaal een n-waarde heeft van tenminste 0,16. De bepaling van de 20 n-waarde, ook wel “strain-hardening exponent” genoemd, is beschreven in ASTM-method E 646.

Reeds is opgemerkt dat de uitvinding niet slechts betrekking heeft op de vervaardiging van blanks, maar ook op die van busrompen uit deze blanks, indien die busrompen uit blanks zijn vervaardigd die zelf het resultaat zijn van een hiervoor 25 beschreven werkwijze.

Bij de bekende werkwijze voor het dieptrekken en wandstrekken van stalen bussen is het gebruikelijk om uit blanks eerst een zogenaamde cup te dieptrekken en deze zelf aan een volgende dieptrekbewerking te onderwerpen alvorens een wandstrekbewerking wordt uitgevoerd. Bij voorkeur worden daarbij de tweede 30 dieptrekbewerking en de wandstrekbewerking in één bewerking gecombineerd ’ uitgevoerd. Gebleken is dat met toepassing van de nieuwe werkwijze, na het ΜΙ axiaal strekken van de blank, nog slechts een enkele dieptrekbewerking nodig is, bij ! 1010009 -5- voorkeur in combinatie met de wandstrekbewerking. Een bijkomend voordeel van deze nieuwe werkwijze bestaat bovendien nog daarin dat, verrassender wijze, het algemeen bekende probleem van het optreden van bodemplooien, speciaal in de konische overgangszone van de bodem, (chime wrinkling) niet meer optreedt.

5 Zoals eerder is opgemerkt bestaat een mogelijkheid daarin dat het maken van de blanks separaat geschiedt van het vormen van de busrompen. Gebleken is echter dat het heel goed mogelijk is om het bi-axiaal strekken van gestanste schijven tot blanks en het vormen van busrompen daaruit in lijn in aansluitende bewerkingsstappen met afzonderlijke bewerkingsmachines uit te voeren.

10 Nog verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van gevulde of gesloten bussen. Door uit te gaan van tweezijdig kunststof-bekleed materiaal is het mogelijk gebleken om niet enkel uit de beklede blanks busrompen te vormen, doch aansluitend ook om deze busrompen te vullen en op bekende wijze met een deksel af te dichten. Hierdoor wordt een zogenaamde 15 “form-fill-seam” lijn voor drankenbussen mogelijk.

Tenslotte heeft de uitvinding ook betrekking op de metalen busromp zelf omvattende een buswand en een busbodem. Deze nieuwe busromp is erdoor gekenmerkt dat de busbodem uit door deformatie verstevigd materiaal bestaat met een dikte welke tussen 2,5 en 2,75 x de wanddikte van de buswand bedraagt. Deze 20 dikteverhouding is aanzienlijk lager dan bij bekende drankenbussen, waarbij deze verhouding in het algemeen ligt tussen 2,8 en 3,2. De voorkeur gaat hierbij uit naar een dikteverhouding van de bodem en de wand tussen 2,55 en 2,66. Daarbij wordt een goed compromis gevonden tussen enerzijds aan het materiaal te stellen eisen en anderzijds een mogelijke materiaalbesparing.

25 Een stalen busromp als hierboven beschreven dient daarbij bij voorkeur een busbodem te hebben waarvan het materiaal een trekspanning bij 0,2 % rek heeft van 620 ± 70 N/mm2 en een hardheid R 30C van 76 ± 3 N/mm2.

De uitvinding wordt vervolgens nader toegelicht aan de hand van enkele figuren en proefresultaten.

30 Fig. 1 illustreert het bi-axiaal strekken van een middengedeelte van een schijf.

Fig. 2 toont de verdere verwerking van de zo verkregen blank.

1 0 1 0 0 0 9 -6-

In Fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een schijf van staalplaat aangegeven welke met een brede rand is ingeklemd tussen een bovenklemring 2 en een onderklemring 3. Een bolstempel 4 wordt tegen het middengedeelte van schijf 1 gedrukt, waarbij links in de figuur de plaats van bolstempel 4 vóór het vervormen 5 van de schijf 1 is afgebeeld en rechts in de figuur de plaats aan het einde van het bi-axiaal strekken van de schijf. Daarbij is het middengedeelte van de schijf uitgebold in de vorm 5. Uitgegaan is van een schijfdiameter van 125 mm en een schijfdikte van 0,22 mm. Het uitgangsmateriaal was vertinde staalplaat met een vloeigrens van 283 N/mm2, een treksterkte van 385 N/mm2, een r-waarde van 1,21 en een n-waarde 10 van 0,16. Tijdens het vervaardigen van de bolvorm 5 verdunt en verstevigt het materiaal in het middengedeelte van schijf 1, hetgeen uiteindelijk de bodem van een te vormen bus gaat vormen.

In Fig. 2 is de blank 5, als volgens figuur 1 gevormd, geplaatst in een volgende bewerkingsrichting. Daarbij is de rand van de blank 5 geplaatst tussen een 15 trekring 6 en een plooihouderring 7 van een dieptrekpers. In de linkerhelft van figuur 2 is de stand van een stempel 8 aangegeven bij het begin van het dieptrekken en in de rechterhelft een stand vrijwel aan het einde van dit dieptrekken. Anders dan bij de bewerking als geïllustreerd door figuur 1, waarbij de rand van de schijf is ingeklemd, wordt tijdens de dieptrekbewerking de rand tussen de trekring 6 en de 20 plooihouderring 7 uitgetrokken. De afgebeelde stempel 8 heeft nabij zijn uiteinde een ongeveer conisch verlopende vorm, waarmee de bij veel drankbussen gebruikelijke konische overgang 11 naar de bodem 10 kan worden gevormd. Dankzij de bolvorm 5 van de blank vleit het materiaal zich nu beter aan de vorm van de stempel aan, waardoor bodemplooien (“chime wrinkling”) wordt voorkomen.

25 Dankzij de verstevigde en dunnere bodem 10 wordt een deel van het uit het middengedeelte van de blank afkomstige materiaal naar buiten verplaatst en vormt daarbij de overgangszone 11 of zelfs ten dele de wand van de diepgetrokken beker. Vandaar dat kan worden uitgegaan van een schijfdiameter van 125 mm voor het vormen van een drankenbus met diameter van circa 66 mm en een hoogte van 30 115 mm, waar hiervoor tot nu toe schijven met een diameter van 130 mm vereist waren. In de gevormde bus leidt dit tot een materiaalbesparing van circa 8 %.

I 1010009 -7-

In Fig. 2 is ook nog een wandstrekring 9 getoond. Door de stempel 8 verder te bewegen kan de door dieptrekken gevormde beker (“cup”) door wandstrekken verder worden gevormd tot een busromp.

1 0 1 0 0 0 9

Claims (18)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van in hoofdzaak metalen blanks, als uitgangsvorm voor de vervaardiging door dieptrekken en/of wandstrekken 5 van busrompen, elk omvattende een buswand en een busbodem, welke werkwijze de bewerking van het stansen van schijven uit plaatmateriaal omvat, met het kenmerk, dat het plaatmateriaal ter plaatse van het middengedeelte van de te vormen blank bi-axiaal wordt gestrekt waarbij een gebied van de te vormen blank, buiten het middengedeelte, ingeklemd wordt 10 ingehouden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schijven uit het plaatmateriaal worden gestanst voorafgaand van het bi-axiaal strekken van het middengedeelte van de blank. 15

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat uitgegaan wordt van plaatmateriaal op basis van staal.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het 20 plaatmateriaal metallisch en/of met een kunststof bekleed is.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1 - 4, met het kenmerk, dat het bi- axiaal strekken wordt uitgevoerd door een stempel met een convex gevormde kop tegen het middengedeelte van de te vormen blank te drukken. 25

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat het bi-axiaal gestrekte middengedeelte overeenkomt met althans de uit blank te vormen busbodem.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het bi-axiaal gestrekte middengedeelte tevens het deel van de blank omvat waaruit een conisch ] overgangsdeel van de busbodem naar de buswand wordt gevormd. ; 1010009 -9-

8. Werkwijze volgens één der conclusies 3, 4 - 7 in combinatie met 3, met het kenmerk, dat bi-axiaal gestrekt wordt in een mate welke een diktereductie ten gevolge heeft van gemiddeld tussen 20 en 30 %. 5

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de diktereductie gelijkmatig verdeeld is in een mate tussen 23 en 27 %.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 4, 5 en 9, in combinatie met conclusie 10. en 4, met het kenmerk, dat uitgegaan wordt van staalplaat welke tweezijdig metallisch is bekleed met een van de materialen uit de groep omvattende tin en chroom-chroomoxide en welk verder tweezijdig is bekleed met althans een laag kunststof uit de groep omvattende PET, polypropyleen en co-polymeren daarvan. 15

11. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 10, met het kenmerk, dat het gebruikte plaatmateriaal een n-waarde heeft van tenminste 0,16.

12. Werkwijze voor de vervaardiging van busrampen uit blanks, met het 20 kenmerk, dat wordt uitgegaan van blanks, vervaardigd volgens een der werkwijzen volgens conclusies 1-10.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de busramp wordt vervaardigd uit de bi-axiaal versterkte blank onder toepassing van een enkele 25 dieptrek stap, gevolgd door een wandstrek bewerking.

14. Werkwijze volgens 12 of 13, met het kenmerk, dat het bi-axiaal strekken van gestanste schijven tot blanks en het vormen van busrampen daaruit in lijn in aansluitende bewerkingsstappen wordt uitgevoerd. 30

15. Werkwijze voor het vervaardigen van gevulde en gesloten bussen, met het kenmerk, dat beklede blanks volgens de werkwijze van conclusie 10 tot 1010009 -10- busrompen worden gevormd volgens één der werkwijzen volgens conclusies 12 - 14, waarna de busrompen worden gevuld en op bekende wijze met een deksel worden afgedicht.

16. Metalen busromp omvattende een buswand en een busbodem, met het kenmerk, dat de busbodem uit door deformatie verstevigd materiaal bestaat met een dikte welke tussen 2,5 en 2,75 x de dikte van de buswand bedraagt.

17. Busromp volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de dikteverhouding van 10 de busbodem en de buswand tussen 2,55 en 2,66 wordt gekozen.

18. Stalen busromp volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat het materiaal van de busbodem een trekspanning, bij 0,2 % rek heeft, van 620 ± 70 N /mm2 en een hardheid R 30 C heeft van 76 ± 3 N/mm2. i i ; 10* ü 0 0 9