JP2004344940A

JP2004344940A - 有機樹脂被覆金属板の加工方法

Info

Publication number: JP2004344940A
Application number: JP2003145418A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kojima; 克己小島; Eisuke Hotta; 英輔堀田; Hiroki Iwasa; 浩樹岩佐
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】加工における最初の絞り加工においてもヘアの発生を回避し、さらに再絞り加工、しごき加工が併用される場合にもヘアの発生を回避する有機樹脂被覆金属板の加工方法を提供する。
【解決手段】片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有する。片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り・しごき加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有するとともに、該工程は、最外周部の有機樹脂被覆金属板の板厚を、しごき加工後の有機樹脂被覆金属板の側壁部の最大の板厚よりも薄くする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機樹脂被覆金属板の絞り加工方法または絞り・しごき加工方法に関するのもで、特に、有機樹脂被覆金属板の絞り加工や、絞り・しごき加工において、被覆層に由来するヘアの発生がなく、ヘアに起因する加工時の欠陥を回避して優れた生産性を得る加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機樹脂被覆金属板は、産業上の様々な用途に対して幅広く用いられている。製缶加工分野においても、缶体の胴部と底部が一体のいわゆる２ピース缶の製缶に用いられる場合がある。
【０００３】
２ピース缶の製缶工程では、有機樹脂被覆金属板をカップ状に絞り加工する工程がある。この工程は、有機樹脂被覆金属板を保持部材（本明細書では、「ブランクホルダー」、「しわ押さえ」とも記載する。）と絞りダイスによって挟むことで保持した上で、保持部材および絞りダイスと同軸で保持部材内を移動する絞りポンチを、絞りダイスと互いに噛み合うように相対的に移動させることで、カップ状に絞り成形することにより行われる。
【０００４】
２ピース缶の種類によっては、こうした絞り成形をカップの径が順次小さくなるように複数回行う再絞り加工や、絞り成形したカップの側壁部を該側壁部板厚よりも狭く設定した工具間に挟んでしごき伸ばすいわゆるしごき加工などを、複数回にわたり組み合わせた加工方法が行われる場合がある。
【０００５】
このような加工では、成形後のカップにフランジが残るようにする場合と、フランジを残さずに絞りぬく場合とがある。前者の方法は、形状や板厚分布の精度が高い缶体を得られる利点がある反面、ポンチのストロークを厳密に制御する必要があるなどの制約がある。
【０００６】
一方、後者の方法は、ポンチのストローク制御に比較的自由度があるため生産速度を高めることができる利点があるが、フランジを残す場合には全く問題のない有機樹脂被覆のヘアが発生する欠点がある。ヘアとは、有機樹脂被覆金属板の最外周部で有機樹脂被覆層が糸状片に破損して、該糸状片がカップに残留して付着したり、あるいは脱離したものである。
【０００７】
このヘアが発生すると、ヘアが浮遊してカップや工具に付着し、次工程の加工の際に缶体に押し込まれるなどで加工欠陥に至る場合がある。また、カップの側壁部を、該側壁部板厚よりも狭く設定した工具間に挟んでしごき伸ばすいわゆるしごき加工では、有機樹脂被覆が高い面圧でしごかれるため、ヘアの発生が特に顕著になる。さらに、潤滑冷却液を使用したしごき加工でヘアが発生すると、潤滑冷却液中にヘアが混入して液の循環不良を招く。
【０００８】
こうしたヘアを回避する手段として、特許文献１には、環状の絞り保持部材と絞りダイスとで残留フランジを、フランジ部のしわの発生を防止するに十分な保持力で保持して絞り成形を行い且つ有効絞り成形ストローク長の６５乃至９８％の点で、環状の保持部材及びダイスの少なくとも一方を、両者の間隔が被加工材の板厚よりも大となるように移動させ、これによりフランジ部の後端を解放して絞り込むことを特徴とする、絞り成形方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、予め金属板の少なくとも缶内側となる面に熱可塑性樹脂を被覆し、この樹脂被覆金属板を絞り成形してカップを作り、このカップの端縁周辺部を加熱処理して絞り加工により発生したカップ上部端部から外方に伸びる熱可塑性樹脂の片を熱収縮させてカップ開口部に熱可塑性樹脂の存在しない露出金属面を形成し、かつ熱収縮させた樹脂を融着させた後、再絞り成形または再絞り成形としごき成形することを特徴とする、熱可塑性樹脂被覆のヘアーの発生を防止した、２ピース缶胴を成形する方法が開示されている。
【００１０】
以下に先行技術文献情報について記載する。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２５１３３７９号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平９−１９７３３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の技術は、環状の保持部材及びダイスの少なくとも一方を、両者の間隔が被加工材の板厚よりも大となるように移動させるため、プレス機械に特別なストローク制御機構が必要になる。また、この方法で回避できるヘアは絞り加工の際に発生するヘアのみで、カップの側壁部を、該側壁部板厚よりも狭く設定した工具間に挟んでしごき伸ばす、いわゆるしごき加工においてはへアの発生を防止することはできない。
【００１４】
一方、特許文献２の技術は、まず通常の方法でカップを作った後に、このカップの端縁周辺部を加熱処理して絞り加工により発生したカップ上部端部から外方に伸びる熱可塑性樹脂の片を熱収縮させる方法で、カップ上部端部から外方に伸びる熱可塑性樹脂の片がカップに残留している場合は有効であるが、最初の絞り加工でヘアとなって脱離する場合には効果が期待できない。
【００１５】
本発明はこうした技術における課題を解決するためのものであり、つまり、加工における最初の絞り加工においてもヘアの発生を回避し、さらに再絞り加工、しごき加工が併用される場合にもヘアの発生を回避する有機樹脂被覆金属板の加工方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の手段は以下の通りである。
（１）第１発明は、片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有することを特徴とする有機樹脂被覆金属板の加工方法である。
【００１７】
（２）第２発明は、片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り・しごき加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有するとともに、該工程は、最外周部の有機樹脂被覆金属板の板厚を、しごき加工後の有機樹脂被覆金属板の側壁部の最大の板厚よりも薄くすることを特徴とする有機樹脂被覆金属板の加工方法である。
【００１８】
本明細書において、「絞り・しごき加工」とは、絞り加工後しごき加工を行う加工方法である。しごき加工前の絞り加工は１回乃至複数回行われてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、絞り加工におけるヘアの発生について詳細に検討した結果、ヘアは、加工される有機樹脂被覆金属板の最外周部が、絞り加工の際にブランクホルダーと絞りダイスとの間で摺動され、有機樹脂被覆が破損することによって発生することを確認した。また、絞り加工したカップを、カップの径がさらに小さくなるように再絞り加工、次いでしごき加工を行った際のヘアの発生について詳細に検討したところ、加工前の有機樹脂被覆金属板の最外周部の板厚が、加工後のカップの側壁部の最大の板厚よりも薄くなるようにすることで、ヘアが発生しなくなることを確認した。
【００２０】
本発明は、この知見に基づきなされたものである。以下、本発明についてさらに説明する。
【００２１】
図１は、両面に有機樹脂が被覆された金属板の外縁部近傍部分の板厚を説明する模式図で、（ａ）は有機樹脂被覆金属板の平面図、（ｂ）は（ａ）の有機樹脂被覆金属板の端縁部近傍部分断面の拡大模式図である。本発明では、片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り加工するにあたり、図１（ｂ）に示すように、該有機樹脂被覆金属板１の外縁部に、該有機樹脂被覆金属板１の最外周部に向かって板厚を徐々に減少させた領域４を設ける。該有機樹脂被覆金属板１を絞り加工すると、ブランクホルダーと絞りダイスとの間に該有機樹脂覆金属板１が挟まれ絞り加工時に摺動される際に、前記板厚を徐々に減少させた領域４では、金有機樹脂被覆属板１の最外周部５がブランクホルダーと絞りダイスに接触しない状態に保ちつつ絞り加工を行うことができ、これによって、最外周部５で有機樹脂被覆層３の破損が防止されることで、ヘアが発生しなくなる。
【００２２】
次に、絞り加工後しごき加工を行う絞り・しごき加工の場合の一例を、図２を参照して説明する。図２は、２回の絞り加工後しごき加工を行う有機樹脂被覆金属板の加工方法において、各加工工程後の有機樹脂被覆金属板の断面形状を説明する模式図で、（ａ）は一段目の絞り加工前の有機樹脂被覆金属板断面、（ｂ）は一段目の絞り加工後のカップ断面、（ｃ）は二段目の絞り加工（再絞り加工）後のカップ断面、（ｄ）はしごき加工後のカップ断面を示す。
【００２３】
有機樹脂被覆金属板は、一段目の絞り加工前に、打ち抜き加工工程で円形に打ち抜き加工される。その際に、（ａ）に示されるように、打ち抜き後の有機樹脂被覆金属板１の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させた領域４を設ける。
【００２４】
次いで、一段目の絞り加工、引き続き二段目の絞り加工を行い、さらにしごき加工を行う。
【００２５】
一段目の絞り加工では、図２（ｂ）に示されるように、比較的浅い絞り加工が行われ、フランジを残さずに絞り抜かれる。二段目の絞り加工では、図２（ｃ）に示されるように、一段目の絞り加工よりもカップ径を小さくする絞り加工が行われ、フランジを残さずに絞り抜かれる。
【００２６】
絞り加工前の打ち抜き工程で、有機樹脂被覆金属板１の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させた領域４を設けたことで、第一段目、第二段目の各々の絞り加工工程において、有機樹脂被覆金属板がフランジを残さずに打ち抜かれても、その最外周部５で有機樹脂被覆層が糸状に破損することが防止される。
【００２７】
しごき加工工程では、図２（ｄ）に示されるように、絞りポンチ側壁と絞りダイス側壁の間隔を狭めてしごき加工することで、所定の高さ（深さ）と径を有するカップを得る。前記図２（ａ）で説明した最外周部に向かって板厚を徐々に減少させた領域４の最外周部５の有機樹脂被覆金属板の板厚（ｔ）が、前記図２（ｄ）のしごき加工工程の加工後の側壁部の最大板厚（ｔ_０）よりも薄くなるように設定することで、図２（ｄ）の工程でしごき加工されたときにカップ端部が絞りダイスと絞りポンチの間でしごかれることが防止され、最外周部５で有機樹脂層が破損することが防止され、ヘアが発生しなくなる。
【００２８】
有機樹脂被覆金属板１の最外周部に向かって板厚を徐々に減少させた領域４は、該有機樹脂被覆金属板１の上下面のいずれか一方の面の板厚を徐々に減少させるようにしてもよいが、図１（ｂ）に示されるように上下面の両方の板厚を徐々に減少させることが好ましい。片面に有機樹脂が被覆されている場合も、該有機樹脂被覆金属板の上下面のいずれか一方の面の板厚を徐々に減少させてもよいが、両方の面の板厚を徐々に減少させることがより望ましい。片面に有機樹脂が被覆されている場合において、一方の面の板厚を減少させる場合は、樹脂が被覆されている面側の板厚を徐々に減少させることが望ましい。
【００２９】
有機樹脂被覆金属板の最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける方法としては、三角形の断面形状を持ち三角形の嶺線が円形である一対の工具が三角形の嶺線同士が対向して一致する状態で設置された間に、該ラミネート金属板を挟み、圧縮し、有機樹脂被覆金属板の両面に断面形状が三角形の溝を刻印し、該溝が刻印された有機樹脂被覆金属板を、断面形状の三角形の嶺線に沿って切断する方法を例示できるが、この方法に限定されない。有機樹脂被覆金属板の最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設けることができる方法であれば、該領域を設ける方法は特に限定されない。
【００３０】
有機樹脂被覆金属板の外縁部の板厚を徐々に減少させる領域の幅（図１（ｂ）中に示される寸法ｗ）は、金属板の板厚、加工方法によって適宜寸法に設定することができる。板厚０．１〜０．６ｍｍの鋼板に対して１０〜７０μｍの樹脂フィルムをラミネートし、円筒深絞り成形を行う場合は、概ね５０μｍ以上の幅を確保することが望ましい。一方、板厚を徐々に減少させる領域の幅が大きすぎると外縁部が絞り加工に伴って収縮する際にシワなどを発生させやすくなるため、該幅の上限は、ラミネート金属板の板厚の１００倍以下とすることが望ましい。円筒深絞り成形を複数回行う場合や、円筒深絞り成形後にしごき成形を行う場合も上記と同様とすることが望ましい。
【００３１】
最外周部の厚さは、絞り加工のみを行う場合は有機樹脂被覆金属板の厚さよりも薄ければよいが、より望ましくは有機樹脂被覆層を含まない金属板の厚さ以下とするのが良い。しごき加工を行う場合は、最外周部の厚さは、しごき加工後の有機樹脂被覆金属板の側壁部の最大板厚（しごき加工を複数回行う場合は、最後のしごき加工後の有機樹脂被覆金属板の側壁部の最大板厚）よりも薄くすることが必要である。
【００３２】
本発明が対象とする金属板は、成形品の用途に応じて、鋼板、アルミ板等の如何なる素材であっても適用することができる。金属板の板厚、機械特性に関しても、特に制限なく適用することができる。また、金属板に対して、耐食性の確保、有機樹脂被覆の密着性確保、その他の目的により表面処理を施したものであっても適用できる。
【００３３】
有機樹脂被覆の種類は、成形品の用途、あるいは加工の方法に応じて、塗装、フィルムラミネートなど、如何なるものに対しても適用できる。有機樹脂被覆層の厚さについても、特に制限なく適用することができる。
【００３４】
【実施例】
素材には、板厚０．２２ｍｍの鋼板の両面に１５μｍのＰＥＴフィルムを熱融着したラミネート鋼板を用いた。頂角１６０°の三角形の断面形状を持ち三角形の嶺線がφ１２３ｍｍの円形である一対の工具が三角形の嶺線が対向して一致する状態で設置された間に、該ラミネート鋼板を挟み、圧縮し、断面形状が三角形の溝を刻印した。該溝が刻印されたラミネート鋼板を、断面形状の三角形の嶺線に沿って切断することで、円形形状の外縁部に最外周部に向かって板厚を直線状に減少させた領域を設けた有機樹脂被覆金属板を得た。
【００３５】
この際、円形の有機樹脂被覆金属板の最外周部における板厚（ｔ）は０．１１６ｍｍ又は０．１５５ｍｍとなるようにした。有機樹脂被覆金属板外縁部の板厚が徐々に減少する領域の幅（ｗ）は各々３８０μｍ、２７０μｍである。比較として、同等な素材を用い、円形形状の外縁部に最外周部に向かって板厚を減少させた領域を設けない有機樹脂被覆金属板を作成した。前記で作製した有機被覆金属板の内容を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
該有機樹脂被覆金属板を、１段目の絞りとして絞り比１．６で絞り加工し、２段目の絞り加工として１段目で得たカップをさらに絞り比１．５で絞り加工した。さらに、しごき加工によって、加工後の側壁部の最大の板厚（ｔ_０）が０．１５０ｍｍとなるように加工を行った。前述の加工を通してヘアの発生を評価した結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
有機被覆金属板の外縁部に板厚を減少させた領域を設けた条件ａ、ｂでは、１段目および２段目の絞り加工を通じてヘアの発生は認められないのに対し、板厚を減少させた領域を設けない条件ｃでは、１段目および２段目の絞り加工の両方でヘアの発生が認められた。しごき加工においては、最外周部に向かって板厚を減少させた領域の最外周部での板厚（ｔ）を、加工後の側壁部の最大の板厚（ｔ_０）よりも薄くした条件ｂでは、ヘアの発生が認められなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によって、加工における最初の絞り加工においてもヘアの発生を回避し、さらに再絞り加工、しごき加工が併用される場合にもヘアの発生を回避する加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面に有機樹脂が被覆された金属板の外縁部近傍部分の板厚を説明する模式図で、（ａ）は有機樹脂被覆金属板の平面図、（ｂ）は（ａ）の有機樹脂被覆金属板の端縁部近傍部分の断面の拡大模式図である。
【図２】２回の絞り加工後しごき加工を行う有機樹脂被覆金属板の加工方法において、各加工工程後の有機樹脂被覆金属板の断面形状を説明する模式図で、（ａ）は一段目の絞り加工前の有機樹脂被覆金属板断面、（ｂ）は一段目の絞り加工後のカップ断面、（ｃ）は二段目の絞り加工（再絞り加工）後のカップ断面、（ｄ）はしごき加工後のカップ断面を示す。
【符号の説明】
１有機樹脂被覆金属板
２金属板
３有機樹脂被覆層
４外縁部の板厚が薄くなった領域
５最外周部
ｔ最外周部の板厚
ｔ_０加工後の側壁部の最大板厚

Claims

片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有することを特徴とする有機樹脂被覆金属板の加工方法。
片面あるいは両面に有機樹脂が被覆された金属板を絞り・しごき加工するにあたり、絞り加工を施す前に、有機樹脂被覆金属板の外縁部に、最外周部に向かって板厚を徐々に減少させる領域を設ける工程を有するとともに、該工程は、最外周部の有機樹脂被覆金属板の板厚を、しごき加工後の有機樹脂被覆金属板の側壁部の最大の板厚よりも薄くすることを特徴とする有機樹脂被覆金属板の加工方法。